Биологический эффект низкоинтенсивного лазерного излучения (гелий-неоновый и инфракрасный свет) обеспечивает широкий спектр фотохимических и фото- физических изменений, обуславливающих интенсификацию структурно-метаболических процессов, не связанных с нарушением целостности зон облучения3.
Воздействие когерентного излучения с длиной волны 0.63 мкм на биоткань вызывает различные реакции организма, а именно:
1) увеличение концентрации щелочной фосфатазы в сыворотке крови;
2) повышение содержания иммуноглобулинов О, Т- лимфоцитов, а также фагоцитарной активности лей-
3) снижение фактора, ингибирующего миграцию макрофагов;
4) усиление микроциркуляции и фибринолитичес- кой активности крови;
5) увеличение митотического индекса и потенциала действия нерва;
6) нормализация повышенной сосудистой сопротивляемости.
Основными моментами в сложном механизме действия лазерного излучения на биологические структуры являются восприятие световых лучей фоторецепторами, трансформация их молекулярной композиции и изменение их физико-химического состояния. В дальнейшем происходит активизация биохимических реакций с инициацией в ферментах активных и аллостерических центров и ростом их количества. Подтверждением этому служит большое число публикаций о росте ферментативной активности после лазерной терапии4.
Действие когерентного света на биоткань осуществляется посредством специфических энзимов - фоторецепторов. Схематически первичный ответ биологических систем на лазерное воздействие выглядит следующим образом: возбужденная светом хромофорная группа фоторецепторов передает энергию электронного возбуждения связанному с ней белку, а если последний закреплен на мембране, то и мембране в целом. В результате указанных процессов тепло, возникающее при безизлу- чательных переходах может вызвать локальный нагрев фоторецепторов, способствующий его переориентации. При этом фоторецептор проходит ряд промежуточных релаксационных состояний, обеспечивающих как динамические, так и статические конформационные преобразования белка и, соответственно, мембраны, с кото-
рой фоторецептор связан, что, в свою очередь, приводит к изменению мембранного потенциала и чувствительности мембраны к действию биологически активных веществ.
Широкий спектр биохимических и физиологических реакций, наблюдаемых в организме в ответ на воздействие низкоинтенсивного лазера (рис. 9.1) свидетельствует о перспективности его использования в различных областях медицины. Анализ результатов собственных наблюдений показал, что применение инфракрасного когерентного света в раннем послеоперационном периоде у больных генитальным эндометриозом (эндометриоз яичников и тела матки [миометрэктомия], рет- роцервикальный эндометриоз) способствует уменьшению болевого синдрома, улучшает кровообращение в артериях, питающих матку и яичники (по данным трансвагинальной ультразвуковой допплерометрии) и, самое главное, предотвращает формирование спаечного процесса в малом тазу.
При повторной лапароскопии, проведенной с целью уточнения клинической ситуации у части больных эндометриозом яичников, которым во время предшествующей операции был произведен саль- пингоовариолизис, а в послеоперационном периоде в качестве реабилитационного лечения внутривлагалищ- ное низкоинтенсивное лазерное воздействие, во всех наблюдениях не обнаружено каких-либо признаков спаечного процесса.
Мы придерживаемся точки зрения, согласно которой низкоинтенсивный лазер является методом выбора при проведении реабилитационных мероприятий на втором (основном) этапе физического лечения больных генитальным эндометриозом. Вместе с тем, не следует принижать достоинства и других высокоэффективных методик - импульсного электростатического поля низкой частоты, токов надтональной частоты (ультратоноте- рапия), переменного и постоянного магнитного поля.
Исследованиями В.М. Стругацкого и соавт.10 установлено, что применение импульсного электростатического поля низкой частоты у гинекологических больных приводит к уменьшению локальной болезненности в малом тазу по ходу сосудов и нервных стволов, а также коррекции гормонально-зависимых нарушений. Несмотря на то, что основные клинические эффекты импульсного электростатического поля - дефиброзирующий и анальгезирующий - выражены несколько слабее, чем при лечении традиционными физическими факторами с аналогичным по направленности действием, данный метод обладает существенным преимуществом, а именно - способностью регулировать эстроген-прогестероно- вое соотношение. Благодаря этой способности, импульсное электростатическое поле низкой частоты может быть использовано для терапии больных с гиперэстро- генией и/или сопутствующими гормонально-зависимыми образованиями внутренних половых органов, т.е., когда применение тегоюобразующих или теплопередающих факторов исключено или ограничено.
Ультратонотерапия - метод электротерапии, при котором на тело пациента воздействуют переменным током надтональной частоты (22 кГц) высокого напряжения (3-5 кВ). Токи ультратональной частоты оказывают на биоткань мягкое действие, не вызывая неприятных ощущений. Под влиянием ультратонотерапии наблюдается улучшение локального крово- и лимфообращения, активизация обменных процессов, купирование болевого синдрома. Данный метод представляет один из
высокоэффективных средств, предупреждающих реокклюзию маточных труб.
Механизм действия магнитного поля на биоткань связывают со стимуляцией физико-химических процессов в биологических жидкостях, биоколлоидах, элементах крови. Предполагается, что анизотропные макромолекулы под влияниям магнитного поля изменяют свою ориентацию и, тем самым, приобретают способность проникать сквозь мембраны, воздействуя, таким образом, на биологические процессы. К действию магнитного поля чувствительны такие биологические процессы, как свободнорадикальные реакции окисления липидов, реакции с переносом электронов в цитохромной системе, окисление негеминового железа, а также реакции, протекающие с участием ионов метала переходной группы. Магнитное поле вызывает ускорение кровотока, уменьшает потребность тканей и клеток в кислороде, оказывает сосудорасширяющее и гипотензивное действие, влияет на функцию свертывающей системы крови. Наряду с влиянием магнитных полей на физико-химические процессы, механизм их лечебного действия основан на индуцировании в тканях вихревых токов, выделяющих очень слабое тепло; последнее, в свою очередь, активизирует кровообращение, процессы обмена и усиливает регенерацию, а также обеспечивает седативный и болеутоляющий эффекты5,11.
Следует отметить, что в комплексе реабилитационной терапии больных эндометриозом рекомендуется использовать радоновые воды в виде общих ванн, влагалищных орошений, микроклизм. Радонотерапия оказывает благоприятное воздействие на организм больных с различными аллергическими реакциями, хроническим
колитом и невралгией тазовых нервов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арсланян КН., Стругацкий В.М., Адамян Л.В., Волобуев А.И. Ранняя восстановительная физиотерапия после микрохирургических операций на маточных трубах. Акушерство и гинекология, 1993, 2, 45-48
2. Железное Б.И., Стрижаков А.Н. Генитальный эндометриоз. «Медицина», Москва, 1985
3. Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. «Респект», Москва, 1992
4. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.1., Марков И.И. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. «Здоров"я», Киев-Самара, 1993
5. Оржешковский В.В., Волков Е. С, Тавриков НА. и др. Клиническая физиотерапия. «Здоров "я», Киев, 1984
6. Савельева Г.М., Бабинская Л.Н., Бреусенко В.1. и др. Профилактика спаечного процесса после хирургического вмешательства у гинекологических больных в репродуктивном периоде. Акушерство и гинекология, 1995, 2, 36-39
Развитие лазерной медицины предъявляет высокие требования к экспериментальному обоснованию использования лазеров в клинике. В настоящее время имеется большое количество работ, посвященных изучению воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические объекты. Однако до сих пор нет единого мнения о наиболее благоприятных для живых тканей физических характеристиках лазерного излучения, таких как длина волны, частота повторения импульсов, время воздействия. Как следствие не решен вопрос об оптимальной дозе излучения . Проблема усугубляется тем, что различные ткани и органы обладают разной чувствительностью к лазерному излучению, вследствие того, что их различные биохимические компоненты - ферменты, гормоны, витамины, пигменты - имеют сугубо индивидуальные характеристики поглощения излучения. Таким образом, имеющиеся в литературе сведения о действии низкоэнергетических излучений на живые ткани и органы, в том числе и на щитовидную железу противоречивы, а механизм воздействия до сих пор не раскрыт.
Целью данного исследования является изучение морфологических изменений фолликулярного аппарата щитовидной железы при воздействии излучения инфракрасного лазера.
Для решения поставленных задач белых беспородных крыс-самцов массой 150-200 граммов ежедневно облучали при помощи инфракрасного лазера МИЛА-1 в течение пяти дней, время каждой экспозиции составляло 5 минут. Длина волны лазера - 0,89 мкм. Доза облучения за одну процедуру составила 59 Дж/см2 облучаемой поверхности, за весь курс - 295 Дж/см2. Эвтаназию животных осуществляли путем передозировки нембуталового наркоза. Материал забирали на первые (1 группа), десятые (2 группа) и тридцатые (3 группа) сутки после окончания курса воздействий. Морфометрию гистологических срезов щитовидной железы, окрашенных гематоксилином и эозином, производили с помощью анализатора изображений "Иста-Видео Тест". Определяли площадь сечения фолликула, площадь и оптическую плотность коллоида, площадь сечения тироцитов, а также подсчитывали количество их на поперечном сечении фолликула. Достоверность наблюдаемых изменений определяли по t-критерию Стьюдента, взаимосвязь признаков устанавливали с помощью корреляционного анализа.
Щитовидная железа крыс группы сравнения имеет типичную морфологическую структуру. У контрольных животных отмечается четкая фолликулярная организация данного органа. Коллоид однородной консистенции полностью заполняет большинство овальных фолликулов. Тироциты имеют кубическую форму. Соединительнотканные прослойки между дольками умеренно развиты. Просветы кровеносных сосудов всех групп, за редким исключением, содержат форменные элементы крови.
Фолликулы щитовидной железы у крыс первой опытной группы выглядят более мелкими, чаще округлой формы. Тироциты сохраняют кубическую форму. При этом заметна тенденция к увеличению размеров долек и уменьшению соединительнотканных прослоек между ними. Четко выражено венозное полнокровие на фоне отсутствия форменных элементов крови в артериальном русле и гемокапиллярах. У животных второй группы наблюдаются сходные изменения, лишь отмечается некоторое уплощение тироцитов и увеличение количества соединительной ткани. У крыс третьей группы вновь отмечается уменьшение количества соединительной ткани. Изменения со стороны фолликулярного эпителия и кровеносных сосудов сохраняются на всех сроках.
Анализ результатов морфометрии позволил установить, что площадь фолликулов осталась неизменной у крыс 1 и 2 групп, в то время как, у животных третьей группы произошло существенное снижение данного показателя. Площадь коллоида у животных всех экспериментальных групп достоверно не изменяется, а площадь тироцитов к первым суткам резко увеличивается, после чего происходит снижение значения данного показателя. Так на 10-е сутки площадь тироцита достигает контрольного уровня, а на 30-е становится значительно ниже. Количество тироцитов в фолликуле при этом не изменяется. Оптическая плотность коллоида увеличивается к десятым суткам, после чего, на 30-е сутки, существенно снижается, но уровня группы сравнения не достигает. Корреляционный анализ выявил у крыс группы сравнения положительные взаимосвязи площади фолликула с площадью коллоида и количеством тироцитов и отрицательную с площадью тироцита. Площадь коллоида также положительно связана с количеством тироцитов, отрицательно с их площадью и оптической плотностью коллоида. Площадь тироцитов отрицательно связана с их количеством. На основании полученных данных можно заключить, что у интактных крыс площадь фолликула увеличивается вследствие увеличения количества тироцитов, либо за счет накопления коллоида. При усилении функциональной активности органа, что проявляется в увеличении площади секреторных клеток, площадь фолликулов уменьшается вследствие увеличения их общего количества. При этом происходит усиленная реабсорбция коллоида, влекущая за собой уменьшение его площади и оптической плотности.
У животных 1 и 2 экспериментальных групп количество корреляций остается неизменным, но в некоторых случаях меняется их знак. Так у крыс 1 группы изменение площади фолликула происходит за счет изменений всех ее составляющих: площади коллоида, площади и количества тироцитов. Это может свидетельствовать о некотором усилении функции щитовидной железы во время ее облучения лазером, что выразилось в увеличении площади тироцитов. У животных 2 группы появляются отрицательные зависимости между площадью фолликула, площадью коллоида, площадью тироцита и количеством тироцитов в фолликуле. При этом значительно увеличивается оптическая плотность коллоида, следовательно, происходит снижение функции органа.
На тридцатые сутки после окончания воздействия появляются корреляционные связи между всеми исследованными признаками. При этом ранее имевшиеся связи по знаку не отличаются от контрольных. Вновь образовались отрицательные корреляции между площадью фолликула, количеством тироцитов и оптической плотностью коллоида и положительная связь между оптической плотностью коллоида и площадью тироцитов. Поскольку данные изменения происходят на фоне уменьшения площади фолликулов и площади тироцитов при одновременном увеличении оптической плотности коллоида, можно предположить, что после отмены стимулирующего воздействия щитовидная железа испытывает функциональное напряжение, приводящее к снижению функции данного органа.
На основании распространенной в настоящее время гипотезы о возможном механизме лазерного воздействия на биологические объекты можно предположить, что в клетках щитовидной железы произошли изменения энергетической активности клеточных мембран, активности ядерного аппарата клеток, окислительно-восстановительных процессов, основных ферментных систем . За период воздействия орган, вероятно, адаптировался к жизнедеятельности в условиях поступления энергии извне, что и вызвало некоторое усиление функции, проявившееся в увеличении площади фолликулярных клеток у крыс 1 группы. После резкой отмены энергетического источника извне наблюдается снижение секреторной активности. Изменения, наблюдаемые на ЗО-е сутки после воздействия, могут свидетельствовать о наличии адаптационных процессов в органе к более низкому энергетическому уровню. На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:
За время воздействия инфракрасного лазерного излучения формируются структурные изменения в фолликулярном аппарате щитовидной железы, которые свидетельствуют о некотором усилении ее функции.
После отмены экспериментального воздействия морфологические изменения соответствуют гипофункциональному состоянию щитовидной железы.
3. Использованное в работе лазерное излучение оказало негативное воздействие на щитовидную железу, поскольку стимулирующий эффект носил кратковременный характер, а период восстановления занял достаточно большой промежуток времени.
фолликулярный щитовидный железа излучение
Литература
- 1. Амиров Н. Б. Применение лазерного воздействия для лечения внутренних болезней. // Казанский медицинский журнал. 2001. Т 31, №5, с. 369-372.
- 2. Мостовников А. В., Мостовникова Г. Р., Плавский В. Ю., Плавская Л. Г., МорозоваР. П., Третьяков С. А. О механизме терапевтического действия низкоинтенсивного лазерного излучения и постоянного магнитного поля. // Низкоинтенсивные лазеры в медицине (механизм действия, клиническое применение): Материалы всесоюзного симпозиума, в двух частях. Обнинск, НИИМР АМН СССР, 1991, с. 67 - 70.
Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) в дерматологии и косметологии применяется достаточно давно и успешно. Более сорока лет…
Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) в дерматологии и косметологии применяется достаточно давно и успешно. Более сорока лет оно доступно для всех обращающихся с различными кожными заболеваниями или косметологическими проблемами. За это время как глубокими научными исследованиями, так и практической работой была доказана целебная сила лазерной терапии и исключительно благотворное влияние НИЛИ не только на кожный покров, но и на организм в целом [Москвин С.В., 2000].
Ранее большинство специалистов применяли лазерное излучение как лечебный фактор, используя только те лазеры, что имелись в их распоряжении, при этом не реализуя по настоящему уникальные лечебные возможности лазерной терапии в полном объеме. С другой стороны, особенности косметологии как направления не только лечебного, но и профилактического плана настоятельно требовали разработки новой, максимально эффективной аппаратуры на основе новейших методологических подходов. Несколько лет совместной работы ученых, инженеров и косметологов позволили не только создать такую специализированную под данные задачи техническую базу, но и разработать по настоящему эффективные, «работающие» методики.
Наиболее удобными (и эффективными) для косметологии являются аппараты, с помощью которых можно воздействовать несколькими режимами излучения, проводить сеансы лазеротерапии, используя последовательно излучающие головки с различными длинами волн, мощностями и другими параметрами. Всем этим требованиям в полной мере соответствует лазерные терапевтические аппараты «Матрикс» и «ЛАЗМИК®», которые и были выбран за основу лазерного физиотерапевтического комплекса «Матрикс- Косметолог». Представленный в книге материал ориентирован на применение именно этого комплекса с оптимальным набором излучающих головок и насадок (учитывая его уникальные возможности), но ряд предлагаемых методик предполагает использование и других лазеров. Особенно это касается вопросов лечения различных дерматологических заболеваний. В любом случае выбор конкретной методики всегда остается за специалистом.
При взаимодействии лазерного излучения с покровами тела человека часть оптической энергии отражается и рассеивается в пространстве. А другая часть поглощается биологическими тканями. Характер этого взаимодействия, в частности глубина проникновения излучения, зависит от многих факторов (длины волны, свойств кожи и подлежащих тканей, методики воздействия и др.) и определяет эффективность лазерной терапии в целом.
Кожа, кровеносные сосуды, подкожно-жировая ткань, клетчатка и скелетные мышцы не одинаково поглощают оптическое излучение разной длины волны. Глубина проникновения оптического излучения постепенно нарастает при переходе от ультрафиолетовой части спектра излучения до инфракрасной области. Низкоинтенсивное лазерное излучение, применяемое в физиотерапии, может принадлежать к различным спектральным диапазонам, но наиболее часто используется лазерное излучение красного и инфракрасного спектров, которое обладает наибольшей проникающей способностью и мягким биологическим и лечебным действием. Вследствие этого — наибольшая терапевтическая широта, отчетливое и длительно сохраняющееся лечебное действие и косметический эффект. Именно эти качества обусловили интерес к НИЛИ с такими спектральными параметрами.
Почти при всех заболеваниях, независимо от этиологии и патогенеза, а также при старении существует нарушение микрогемо- и лимфоциркуляции. В результате нарушается нормальное соотношение между клеточным, интер- стициальным, кровеносным и лимфатическим пространствами внутренней среды организма. Поломка микрокапиллярного механизма (спазм капилляров, снижение их числа и плотности, шунтирование крови и лимфы на прекапил- лярном участке, ухудшение реологии транспортируемой среды) ведет к отеку, гипоксии тканей, недоокислению продуктов обмена и их накоплению, нарушению функций коллагенового пула, накоплению в тканях гидролитических продуктов, истощению антиоксидантных и иммунокомпетентных систем и т. д.
Воздействие низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические ткани зависит от активизации биохимических реакций, индуцированной лазерным светом, а также от физических параметров излучения. Под влиянием НИЛИ атомы и молекулы биологических тканей переходят в возбужденное состояние, активнее участвуют в физических и физико-химических взаимодействиях. В качестве фотоакцептора могут выступать различные сложные органические молекулы: белки, ферменты, нуклеиновые кислоты, фосфолипи- ды, и др., а также и простые неорганические молекулы (кислорода, двуокиси углерода, воды). Избирательное или преимущественное возбуждение тех или иных атомов или молекул обусловлено длиной волны и частотой НИЛИ. Для видимого диапазона фотоакцепторами служат хроматоформные (светопогло- щающие) группы белковых молекул. НИЛИ инфракрасного диапазона преимущественно поглощается молекулами белка, воды, кислорода и углекислоты.
Поглощение энергии приводит к резкому увеличению внутриклеточной концентрации Са 2+ и стимуляции кальцийзависимых процессов: ускорение течения внутриклеточных биохимических реакций свободнорадикального типа, увеличение содержания свободных, не связанных с белками и кристаллизационной водой форм биологически активных молекул, активация накопления и высвобождения АТФ, восстановление клеточных мембран, активация пролиферации и пр. Таким образом, происходит неспецифическая стимуляция биохимической активности тканей, подверженных лазерному облучению. Многие молекулярные акцепторы НИЛИ связаны с клеточными мембранами и, переходя в электронно-возбужденное состояние, повышают биоэнергетическую активность клеточных мембранных комплексов и фиксированных на мембранах ферментативных систем, поддерживающих жизнедеятельность и синтетические процессы в клетке (рис. 73).
Анализ изменений внутриклеточных биохимических процессов, которые возникают под воздействием НИЛИ, показывает, что происходит усиление окислительного фосфорилирования глюкозы (цикл Кребса) и увеличение выработки АТФ. Это связано с активизацией цепи дыхательных ферментов митохондрии (цитохромов) и ускорением перемещения по этой цепи электронов, вследствие чего повышается энергетический потенциал клетки. Стимуляция различных внутриклеточных ферментативных процессов, систем жизнеобеспечения приводит к усилению кислородного метаболизма. Под влиянием НИЛИ увеличивается напряжение кислорода в тканях и его утилизация клетками. Происходит выраженное усиление местного кровообращения, скорости кровотока, увеличение числа коллатералей и функционирующих капилляров. В результате повышается до необходимого уровня снабжение тканей кислородом и удовлетворяется избыточный «метаболический запрос», стимулированный НИЛИ. Увеличение активности кислородного метаболизма способствует усилению энергетических и пластических процессов в клетке.
Известно, что аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) выполняет роль универсального фотобиологического аккумулятора энергии. В основе разнообразных жизненных функций, связанных с потреблением энергии АТФ, лежат:
1) энергообеспечение химических связей биологических соединений (основа синтеза разнообразных химических соединений);
2) механическая работа (деление клеток, двигательная активность мышц);
3) биоэлектрические процессы (обеспечение функций клеточных мембран).
Биологические мембраны клеток играют жизненно важную роль своеобразного структурного барьера между организмом и окружающей средой. Нарушение мембраны может привести к нарушению работы клеток и даже их гибели. Лазерное излучение позволяет предотвратить этот процесс, влияя на антиоксидантный механизм защиты.
Пролиферация (деление) клеток — процесс, который происходит постоянно. Скорость пролиферации зависит от типа клеток. Важно, что лазерное излучение не только усиливает пролиферацию, что позволяет убрать из организма «старые» клетки и заменить их молодыми, но, самое главное, восстанавливает биоритмику деления различных групп клеток в тканях и их взаимодействия.
Лазерное воздействие, безусловно, проявляется как многоуровневое влияние на организм: от возникновения возбужденных состояний и конформаци- онной перестройки молекул, изменения кислородного баланса и активности окислительно-восстановительных процессов, изменения мембранного потенциала клетки, изменения рН межклеточной жидкости, микроциркуляции и др. до возникновения на уровне организма ответных комплексных адаптационных нейрорефлекторных и нейрогуморальных реакций с активацией иммунной системы.
При воздействии низкоинтенсивным лазерным излучением на поверхностные биоткани человека (кожа, подкожная жировая клетчатка, жировые скопления и мышцы) происходят следующие положительные изменения:
Ликвидация сопутствующих или параллельно протекающих воспалительных процессов;
Усиление местного и общего иммунитета, и как следствие этого, антибактериальное действие;
Замедление старения клеток и внеклеточной соединительной ткани;
Улучшение эластичности и снижение плотности эпидермиса и дермы;
Увеличение толщины эпидермального слоя и дермоэпидермального соединения за счет увеличения числа митозов и уменьшения десквама- ции;
Реконструкция дермы за счет упорядочения структуры эластичных кол- лагеновых волокон с восстановлением водного сектора и уменьшением количества коллоидных масс;
Увеличение количества потовых и сальных желез с нормализацией их активности с сохранением гомогенности, восстановление массы жировой ткани параллельно с нормализацией в ней метаболических процессов;
Фиксация скоплений жировой ткани на своем естественном месте, увеличение мышечной массы с улучшением метаболических процессов и как результат вышеперечисленных изменений — снижение степени провисания (птоза);
Стимуляция роста волос за счет усиления микроциркуляции и улучшения питания тканей.
Перечисленных эффектов лазерной терапии можно достичь только при ее систематическом и длительном применении!
Первые результаты иногда можно получить уже на 2-3-й процедуре, но в большинстве случаев только через 10-30 сеансов. Для закрепления полученного результата в косметологии необходимо проведение профилактических курсов 3-4 раза в год, каждый из которых состоит не менее чем из 10 сеансов. При лечении различных дерматологических заболеваний методические подходы существенно различаются, они представлены в соответствующих разделах.
Таким образом, лазерная терапия и лазерная профилактика — процесс динамический, проходящий под контролем специалистов: косметолога или дерматолога, прошедших специализацию по лазерной терапии.
В нашем Центре Медицины и Эстетики «ТРИШ-клиник» Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) выполняются только врачами, прошедшими специальное обучение. В каждом конкретном случае врач определяет целесообразность процедуры.
МЕХАНИЗМЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Биологическое (терапевтическое) действие низкоинтенсивного лазерного излучения (когерентного, монохроматического и поляризованного света) может быть условно подразделено на три основные категории:
1) первичные эффекты (изменение энергетики электронных уровней молекул живого вещества, стереохимическая перестройка молекул, локальные термодинамические нарушения, возникновение градиентов концентрации внутриклеточных ионов в цитозоле);
2) вторичные эффекты (фотореактивация, стимуляция или угнетение биопроцессов, изменение функционального состояния как отдельных систем биологической клетки, так и организма в целом);
3) эффекты последействия (цитопатический эффект, образование токсических продуктов тканевого обмена, эффекты отклика системы нейрогуморального регулирования и др.).
Все это многообразие эффектов в тканях определяет широчайший спектр адаптивных и саногенетических реакций организма на лазерное воздействие. Ранее было показано, что начальным пусковым моментом биологического действия НИЛИ является не фотобиологическая реакция как таковая, а локальный нагрев (более корректно – локальное термодинамическое нарушение), и мы имеем дело в данном случае с термодинамическим, а не с фотобиологическим эффектом. Это объясняет многие, если не все, известные явления в этой области биологии и медицины.
Нарушение термодинамического равновесия вызывает высвобождение ионов кальция из внутриклеточного депо, распространение волны повышенной концентрации Ca2+ в цитозоле клетки, запускающей кальций-зависимые процессы. После этого развиваются вторичные эффекты, представляющие собой комплекс адаптационных и компенсационных реакций , возникающих в тканях, органах и целостном живом организме, среди которых выделяют следующие:
1) активизацию метаболизма клеток и повышение их функциональной активности;
2) стимуляцию репаративных процессов;
3) противовоспалительное действие;
4) активизацию микроциркуляции крови и повышение уровня трофического обеспечения тканей;
5) аналгезирующее действие;
6) иммуностимулирующее действие;
7) рефлексогенное действие на функциональную активность различных органов и систем.
Необходимо обратить внимание на два важнейших момента. Во-первых, в каждом из перечисленных пунктов априорно задана однонаправленность влияния НИЛИ (стимуляция, активация и др.). Как будет показано ниже, это не совсем так, и лазерное излучение может вызывать прямо противоположные эффекты, что хорошо известно из клинической практики. Во-вторых, все эти процессы – кальций-зависимые. Рассмотрим теперь, как именно происходят представленные физиологические изменения, приведя в качестве примера лишь небольшую часть известных путей их регулирования.
Активизация метаболизма клеток и повышение их функциональной активности происходят в первую очередь вследствие кальций-зависимого повышения редокс-потенциала митохондрий, их функциональной активности и синтеза АТФ.
Стимуляция репаративных процессов зависит от Са2+ на самых различных уровнях. Кроме активизации работы митохондрий при повышении концентрации свободного внутриклеточного кальция активируются протеинкиназы, принимающие участие в образовании мРНК. Также ионы кальция являются аллостерическими ингибиторами мембранно-связанной тиоредоксинредуктазы – фермента, контролирующего сложный процесс синтеза пуриновых дизоксирибонуклеотидов в период активного синтеза ДНК и деления клеток. В физиологии раневого процесса, кроме того, активно участвует основной фактор роста фибробластов (bFGF), синтез которого и активность зависят от концентрации Са2+.
Противовоспалительное действие НИЛИ и его влияние на микроциркуляцию обусловлены, в частности, кальций-зависимым высвобождением медиаторов воспаления – таких как цитокины, – а также кальций-зависимым выделением клетками эндотелия вазодилататора – оксида азота (NO) – предшественника эндотелиального фактора расслабления стенок сосудов (EDRF).
Поскольку кальций-зависимым является экзоцитоз, в частности высвобождение нейромедиаторов из синаптических везикул, процесс нейрогуморальной регуляции полностью контролируется концентрацией Са2+, а следовательно, подвержен и влиянию НИЛИ. Кроме того, известно, что Са2+ является внутриклеточным посредником действия ряда гормонов, в первую очередь медиаторов ЦНС и ВНС, что также предполагает участие эффектов, вызванных лазерным излучением, в нейрогуморальной регуляции.
Взаимодействие нейроэндокринной и иммунной систем изучено мало, однако установлено, что цитокины, в частности ИЛ-1 и ИЛ-2, действуют в обоих направлениях, играя роль модуляторов взаимодействия этих двух систем. НИЛИ может влиять на иммунитет как опосредованно через нейроэндокринную регуляцию, так и непосредственно через иммунокомпетентные клетки (что доказано в экспериментах in vitro). К числу ранних пусковых моментов бласттрансформации лимфоцитов относится кратковременное повышение концентрации свободного внутриклеточного кальция, который активирует протеинкиназу, принимающую участие в образовании мРНК в Т-лимфоцитах, что, в свою очередь, является ключевым моментом лазерной стимуляции Т-лимфоцитов. Воздействие НИЛИ на клетки фибробластов in vitro приводит также к повышенной генерации внутриклеточного эндогенного g-интерферона.
Кроме физиологических реакций, описанных выше, для понимания целостной картины необходимо также знать, каким образом лазерное излучение может влиять на механизмы нейрогуморальной регуляции . НИЛИ рассматривается как неспецифический фактор, действие которого направлено не против возбудителя или симптомов болезни, а на повышение сопротивляемости (жизненности) организма. Это биорегулятор как клеточной биохимической активности, так и физиологических функций организма в целом – нейроэндокринной, эндокринной, сосудистой и иммунной систем.
Данные научных исследований позволяют с полной уверенностью говорить о том, что лазерное излучение не является основным терапевтическим агентом на уровне организма в целом, но как бы устраняет препятствия, дисбаланс в центральной нервной системе, мешающий саногенетической функции мозга. Это осуществляется возможным изменением под действием НИЛИ физиологии тканей как в сторону усиления, так и в сторону угнетения их метаболизма в зависимости от исходного состояния организма и дозы воздействия, что и приводит к затуханию процессов патологического характера, нормализации физиологических реакций и восстановлению регулирующих функций нервной системы. Лазерная терапия при правильном применении позволяет организму восстановить нарушенное системное равновесие.
Рассмотрение ЦНС и ВНС как независимых систем регулирования в последние годы уже перестало устраивать многих исследователей. Находится все больше фактов, подтверждающих их самое тесное взаимодействие. На основе анализа многочисленных данных научных исследований была предложена модель единой регулирующей и поддерживающей гомеостаз системы, названной нейродинамическим генератором (НДГ).
Основная идея модели НДГ заключается в том, что дофаминергический отдел ЦНС и симпатический отдел ВНС, объединенные в единую структуру, названную В.В. Скупченко (1991) фазическим моторно-вегетативным (ФМВ) системокомплексом, тесно взаимодействует с другой, зеркально взаимосодействующей структурой – тоническим моторно-вегетативным (ТМВ) системокомплексом. Представленный механизм функционирует не столько как рефлекторная система реагирования, а как спонтанный нейродинамический генератор, перестраивающий свою работу по принципу самоорганизующихся систем.
Появление фактов, свидетельствующих об одновременном участии одних и тех же структур мозга в обеспечении и соматического, и вегетативного регулирования, воспринимается сложно, поскольку они не укладываются в известные теоретические построения. Однако игнорировать то, что подтверждается повседневной клинической практикой, мы не можем. Такой механизм, обладая определенной нейродинамической подвижностью, не только способен обеспечивать непрерывно меняющуюся адаптивную настройку регуляции всей гаммы энергетических, пластических и метаболических процессов, но управляет, по сути, всей иерархией регулирующих систем от клеточного уровня до центральной нервной системы, включая эндокринные и иммунологические перестройки. В клинической практике первые положительные результаты подобного подхода к механизму нейрогуморальной регуляции были получены в неврологии и при лечении келоидных рубцов.
В норме происходят постоянные переходы из фазического состояния в тоническое и обратно. Стресс вызывает включение фазических (адренергических) механизмов регуляции, как общий адаптационный синдром. При этом как ответная реакция на превалирование дофаминергического влияния запускаются тонические (ГАМК-ергические и холинергические) механизмы регулирования. Последнее обстоятельство осталось за рамками исследований Г. Селье, а является, по сути, важнейшим моментом, объясняющим принцип саморегулирующей роли НДГ. В норме две системы, взаимодействуя, восстанавливают нарушенный баланс.
Многие заболевания представляются нам связанными с превалированием одного из состояний данной регулирующей системы. При длительном, нескомпенсированном влиянии стрессорного фактора происходит сбой в работе НДГ и патологическая фиксация его в одном из состояний, в фазическом, что бывает чаще, или в тонической фазе, как бы переходя в режим постоянной готовности к ответу на раздражение. Таким образом, стресс или постоянное нервное напряжение могут сместить гомеостаз и зафиксировать его патологически либо в фазическом, либо в тоническом состоянии, что и вызывает развитие соответствующих заболеваний, лечение которых должно быть в первую очередь направлено на коррекцию нейродинамического гомеостаза.
Сочетание различных причин (наследственная предрасположенность, определенный конституциональный тип, различные экзогенные и эндогенные факторы и др.) приводит к началу развития какой-либо конкретной патологии у конкретного индивидуума, но причина заболевания общая – устойчивое превалирование одного из состояний НДГ.
Еще раз обращаем внимание на важнейший факт, что не только ЦНС и ВНС регулируют различные процессы на всех уровнях, но и, наоборот, локально действующий внешний фактор, например НИЛИ, может привести к системным сдвигам, устраняя истинную причину заболевания – дисбаланс НДГ, и при локальном действии НИЛИ устранить генерализованную форму заболевания. Это необходимо обязательно учитывать при разработке методик лазерной терапии.
Теперь станов ится понятной возможность разнонаправленного влияния НИЛИ в зависимости от дозы воздействия – стимуляция физиологических процессов или их угнетение. Универсальность действия НИЛИ обусловлена в том числе тем, что в зависимости от дозы лазерным воздействием как стимулируются, так и подавляются пролиферация и раневой процесс.
Чаще всего в методиках используются минимальные, общепринятые дозы лазерного воздействия (1–3 Дж/см2 для непрерывного излучения), но иногда в клинической практике требуется именно условно НЕстимулирующее действие НИЛИ. Сделанные из предложенной ранее модели выводы блестяще подтвердились на практике при обосновании эффективных методик лечения витилиго и болезни Пейрони.
Итак, в биологических эффектах НИЛИ в качестве первичного действующего фактора выступают локальные термодинамические нарушения, вызывающие цепь изменений кальций-зависимых физиологических реакций организма. Причем направленность этих реакций может быть различна, что определяется дозой и локализацией воздействия, а также исходным состоянием самого организма.
Разработанная концепция позволяет не только объяснить практически все уже имеющиеся факты, но и на основе данных представлений сделать выводы как о прогнозировании результатов влияния НИЛИ на физиологические процессы, так и о возможности повышении эффективности лазерной терапии.
Показания и противопоказания к применению НИЛИ
Основное показание – целесообразность применения , в частности:
Болевые синдромы нейрогенного и органического характера;
Нарушение микроциркуляции;
Нарушение иммунного статуса;
Сенсибилизация организма к лекарствам, аллергические проявления;
Заболевания воспалительного характера;
Необходимость стимулирования репаративных и регенеративных процессов в тканях;
Необходимость стимулирования систем регуляции гомеостаза (рефлексотерапия).
Противопоказания:
Сердечно-сосудистые заболевания в фазе декомпенсации;
Нарушение мозгового кровообращения II степени;
Легочная и легочно-сердечная недостаточность в фазе декомпенсации;
Злокачественные новообразования;
Доброкачественные образования со склонностью к прогрессированию;
Заболевания нервной системы с резко повышенной возбудимостью;
Лихорадки невыясненной этиологии;
Заболевания кроветворной системы;
Печеночная и почечная недостаточность в стадии декомпенсации;
Сахарный диабет в стадии декомпенсации;
Гипертиреоз;
Беременность во всех сроках;
Психические заболевания в стадии обострения;
Повышенная чувствительность к светолечению (фотодерматит и фотодерматоз, порфириновая болезнь, дискоидная и системная красная волчанка).
Необходимо заметить, что абсолютных специфических противопоказаний для лазерной терапии нет . Однако в зависимости от состояния пациента, фазы течения заболевания и др. возможны ограничения использования НИЛИ. В некоторых областях медицины – онкологии, психиатрии, эндокринологии, фтизиатрии и педиатрии – строго обязательно, чтобы лазерная терапия назначалась и проводилась специалистом или при его непосредственном участии.
МЕМБРАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФОТОБИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Г.И. Клебанов
Кафедра биофизики
Российского государственного медицинского университета, Москва
Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), получившее в последнее десятилетие широкое применение в клинической практике, используется в медицине в двух основных направлениях:
1) при фотодинамической терапии (ФДТ) опухолей, где проявляется поражающий эффект НИЛИ
,2) при лечении широкого круга различных воспалительных заболеваний лазеротерапией (ЛТ), где проявляется стимулирующий эффект НИЛИ
.В основе механизма поражающего действия НИЛИ при ФДТ опухолей лежит инициация фотосенсибилизированных свободнорадикальных реакций (СРР)
, возникающих в результате взаимодействия квантов лазерного излучения с молекулами фотосенсибилизатора в присутствии кислорода . Что же касается лазеротерапии, то несмотря на широкое распространение этой лазерной технологии в клиниках России, стран СНГ, Израиля, Китая, Японии, стран Латинской Америки и др., механизм или механизмы стимулирующего действия НИЛИ далеки от своего понимания и рассматриваются в литературе только лишь на уровне гипотез , многие из которых противоречивы и умозрительны, не имеют экспериментальных доказательств наличия определённого хромофора, первичных реакций, приводящих в итоге к формированию физиологического ответа организма.Ранее уже отмечалось, что НИЛИ весьма успешно применяется при лечении многих заболеваний
. Логично было бы предположить, что существует некое общее звено в патогенезе всех нозологических форм заболеваний, в терапии которых благотворно проявляется ЛТ. Это подразумевает наличие единого общего механизма действия НИЛИ применительно ко всем патологиям, а не множества разнообразных индивидуальных реакций для каждого конкретного заболевания. Наиболее вероятно, что таким связующим звеном является универсальный патологический процесс, а именно – воспаление, которое встречается во всех приведённых примерах применения ЛТ и либо играет роль ведущего патогенетического звена, либо носит реактивный характер.Одной из существенных стадий в патогенезе воспалительного процесса является расстройство микроциркуляции, включая нарушение реологии крови. Воспалительный процесс в своём развитии проходит через смену фаз в цикле(ах) ишемии–реперфузии
с нарушением микроциркуляции. Любое воздействие, способное сократить продолжительность ишемической стадии, окажет благотворный эффект на последующее развитие заболевания.Необходимо учитывать, что внедрение НИЛИ в клиническую практику идет преимущественно эмпирическим путем. Одно из самых коварных свойств НИЛИ – резкая зависимость величины и даже знака эффекта от дозы облучения и функционального состояния биологического объекта. Позитивное, стимулирующее действие проявляется, как правило, в узком интервале доз облучения, а затем исчезает или даже сменяется угнетающим действием [
21–23]. Так как до настоящего времени не объяснены механизмы терапевтического действия НИЛИ на организм человека и не определена природа эндогенного хромофора лазерного излучения , до сих пор нет научно обоснованного метода выбора доз облучения при НИЛИ.Молекулярно-клеточные механизмы лечебного действия НИЛИ обсуждаются сейчас в литературе лишь на уровне гипотез. Основным моментом любой гипотезы фотобиологического действия лазерного излучения на организм является установление первичного хромофора-акцептора энергии поглощённого фотона ЛО и клетки-мишени действия НИЛИ. Дело в том, что взаимодействие лазерной энергии с хромофором основывается на первом законе фотохимии: действующим является только тот квант, который поглощается. Это означает, что для запуска всех последующих биохимических и физиологических ответов организма при ЛТ необходим хромофор, способный поглощать строго определённые кванты лазерной энергии, т.е. обладающий совпадением спектра поглощения с длиной волны излучения лазерного источника.
Наиболее широко в медицине и биологии в настоящее время используется гелий-неоновый лазер (ГНЛ), длина волны излучения которого составляет 632,8 нм, Применительно к этому источнику лазерной энергии в литературе высказывается предположение, что хромофорами в красной области спектра могут быть:
- порфирины и его производные
Что касается гипотез
о фотобиологическом действии НИЛИ, то в литературе рассматривается несколько предположений о механизме действия лазерного излучения:1) реактивация металлосодерждащих ферментов-антиоксидантов
,2) гипотеза о взаимодействии НИЛИ с компонентами цепи транспорта электронов в митохондриях
,3) неспецифическое влияние на биополимеры
,4) фотовозбужденное образование синглетного кислорода
,5) неспецифическое влияние на структуру воды
.Многие из существующих гипотез о механизмах терапевтического действия НИЛИ имеют недостатки, которые можно разделить на две группы. Во-первых, часть авторов рассматривают эффекты НИЛИ, без учета наличия хромофора. Очевидно, что поиск акцептора ЛИ является наиболее важным в проблеме действия НИЛИ. Во-вторых, некоторые предположения о механизмах действия лазерного излучения умозрительны, т.е. не подтверждены экспериментальными данными, или же эти данные противоречивы.
Суть гипотезы, предложенной Т. Й. Кару, о взаимодействии лазерного излучения с компонентами цепей переноса электронов [
13, 24 ] сводится к тому, что акцепторами НИЛИ в организме человека могут быть цитохромы а и а 3 , цитохромоксидаза. Механизм действия лазерного излучения в рамках этой гипотезы подразумевают такую последовательность событий:1. При гипоксии в условиях недостатка кислорода происходит восстановление ферментов-переносчиков в дыхательной цепи и падение трансмембранного потенциала митохондрий.
2. ЛО приводит к реактивации этих ферментов (например, цитохромоксидазы), что восстанавливает поток электронов в дыхательной цепи и формирует трансмембранный потенциал митохондрий, т. е. возрастает трансмембранный потенциал в митохондриях, увеличивается продукция АТФ в клетках, активируется транспорт Са
2+ . Увеличение продукции АТФ и концентрации ионов Са 2+ в клетке приводит к стимуляции внутриклеточных процессов .Данная гипотеза о механизме действия НИЛИ предлагает продуманную и вполне обоснованную цепь событий, которая, возможно, реальна. Авторы опираются на данные об увеличении пролиферации различных клеток, о лазер-индуцированном респираторном взрыве фагоцитов, наблюдаемом
in vitro и т. п., то есть на фактах, которые могут быть следствием, а не причиной эффектов НИЛИ. Кроме того, с помощью этой гипотезы трудно объяснить дистанционность и пролонгированность эффектов НИЛИ, отмечаемых в клинике.Ранее на кафедре биофизики РГМУ была сформулирована концепция мембранного механизма стимулирующего действия НИЛИ
. Ее основные положения можно представить следующим образом:1. Хромофорами лазерного излучения в красной области спектра являются эндогенные порфирины, которые способны поглощать свет в этой области спектра и хорошо известны как фотосенсибилизаторы. Содержание порфиринов в организме увеличивается при многих заболеваниях и патологических состояниях человека. Мишенями лазерной энергии являются клетки, в частности лейкоциты, и липопротеины крови, содержащие порфирины.
2. Порфирины, поглощая световую энергию НИЛИ, индуцируют фотосенсибилизированные свободнорадикальные реакции, приводящие к инициации перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах лейкоцитов и в липопротеинах с образованием первичных и вторичных продуктов ПОЛ. Накопление в мембранах продуктов ПОЛ, в частности гидроперекисей, способствует увеличению ионной проницаемости, в том числе и для ионов Са
2+ .3. Увеличение содержания ионов Са
2+ в цитозоле лейкоцитов запускает Са 2+ -зависимые процессы, приводящие к праймингу клеток, что выражается в повышении уровня функциональной активности клетки, к повышенной продукции различных биологически активных соединений (оксид азота, супероксид-анион - радикал кислорода, гипохлорит-анион и др.). Некоторые из них обладают бактерицидным эффектом, другие способны влиять на микроциркуляцию крови . Например, оксид азота является предшественником так называемого Endothelium Derived Relaxing Factor (EDRF) – фактора, расслабляющего эндотелий сосудов, который приводит к вазодилятации последних и к улучшению микроциркуляции, что является основой для большинства благотворных клинических эффектов ЛТ [ 5–8].