CC BY
24
УДК 616.5-003.93
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-2-49-55
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ В ИШЕМИЗИРОВАННЫХ КОЖНЫХ ЛОСКУТАХ У КРЫС В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Сазонова И.Е., Орлинская Н.Ю., Давыденко Д.В., Полякова А.Г.,
Захарова Д.В.
ФГБУ «Приволжский Федеральный Медицинский Исследовательский Центр», г. Нижний Новгород, Российская Федерация
MORPHOLOGICAL ASPECTS OF THE INFLUENCE OF ELECTROMAGNETIC RADIATION OF EXTREMELY HIGH FREQUENCIES ON THE RESTORATION OF MICROCIRCULATION IN ISCHEMIC SKIN FLAPS IN RATS IN THE EXPERIMENT
Sazonova I.E., Orlinskaya N.Yu., Davydenko D.V., Polyakova A.G.t
Zakharova D.V.
Privolzhsky Research Medical University, Nizhny Novgorod, Russian Federation
Аннотация. Рассмотрена возможность стимуляции регенерации поврежденных тканей целенаправленным воздействием низкоинтенсивного электромагнитного излучения (ЭМИ) крайне высокочастотного (КВЧ) диапазона. Цель исследования - морфологическая характеристика регенераторного процесса и микроциркуляции в ишемизи-рованном кожном лоскуте крыс при воздействии низкоинтенсивным широкополосным электромагнитным излучением крайне высокочастотного диапазона на зону вегетативной регуляции. На модели пересаженного кожного лоскута у крыс экспериментально зарегистрировано влияние ЭМИ КВЧ диапазона на процесса регенерации. Морфологическое исследование подтверждает, что в очаге воздействия более, чем в 2 раза усиливается ангиогенез и в два раза снижается воспалительная реакция. ЭМИ КВЧ воздействие в зоне основания ишемизированного кожного лоскута активирует ангиогенез и клетки фибробластиче-ского ряда, тем самым опосредуют противовоспалительный эффект и активацию процессов микроциркуляции за пределами зоны воздействия, т.е. на всей площади кожного лоскута. Результаты имеют важное прикладное значение для разработки способов стимуляции
Annotation. The possibility of stimulating the regeneration of damaged tissues by the targeted action of low-intensity electromagnetic radiation (EMR) of the extremely high frequency (EHF) range is considered. The purpose of the study is the morphological characteristics of the regenerative process and microcirculation in the ischemic skin flap of rats under the influence of extremely high-frequency electromagnetic radiation of an extremely high frequency range on the vegetative regulation zone.
On the model of transplanted skin flap in rats, the influence of EHF EMR on the regeneration process was experimentally recorded.
A morphological study confirms that angiogenesis is increased by more than 2 times in the focus of exposure and the inflammatory response is halved. EMR EHF exposure in the base area of an ischemic skin flap activates angiogenesis and fibroblast cells, thereby mediating the anti-inflammatory effect and activation of microcirculation processes outside the exposure area, i.e. over the entire area of the skin flap. The results are of great practical importance for the development of methods for stimulating trophic support of reparative processes in the lesion focus in patients with a trauma-tologic and orthopedic profile. Further experiments on animals will reveal combinations of frequency-energy
~ 49 ~
трофической поддержки репаративных процессов в очаге поражения у пациентов травматолого-ортопедического профиля. Дальнейшие эксперименты на животных позволят выявить комбинации частотно-энергетичских параметров излучения, способных наиболее точно и целенаправленно регулировать восстановительные реакции организма в микрососудистом русле в процессе заживления кожных ран. Ключевые слова; ЭМИ, кожный лоскут, регенерация, микроциркуляция. parameters of radiation that are able to most accurately and purposefully regulate the body's recovery reactions in the microvascular bed during the healing of skin wounds. Keywords; EMR, skin flap, regeneration, microcirculation.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Саркисов Д.С., Амирасланов Ю.А., Алексеев А.А. и др. Структурные основы так называемых пластических свойств соединительной ткани // Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 1998. -Т. 126, № 9. -С. 244-248. [2] Девятков Н.Д., Голант М.В., Бецкий О.В. Особенности медико-биологического применения миллиметровых волн. - М.: ИРЭ РАН, 1994. [3] Бецкий О.В., Кислов В.В., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны и живые системы. - М.: Наука, 2004. - 272 с. [4] Темурьянц Н.А., Чуян Е.Н. Модификация неспецифических адаптационных реакций с помощью низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты // Миллиметровые волны в биологии и медицине - Сб. докл. - М.:ИРЭ РАН: 2003. - С.87-88. [5] Чуян Е.Н., Раваева М.Ю., Трибрат Н.С. Низкоинтенсивное электромагнитное излучение миллиметрового диапазона: влияние на процессы микроциркуляции / / Физика живого. -2008. - Т.16, №1. - С. 82-90. [6] Ignarro L. G., Murad F. Nitric oxide: biochemistry, molecular biology and therapeutic implication // Adv. Pharmacol. - 1995. - № 34 - Р. 1516. [7] Крылов В.Н., Ошевенский Л.В. Влияние КВЧ-воздействия на изолированную гладкомы-шечную ткань кишечника крыс //Миллиметровые волны в биологии и медицине. - 2000. - № 2. - С. 11-14. [8] Полякова А. Г. КВЧ- и лазеропунктура в комплексной медицинской реабилитации пациентов с патологией суставов и позвоночника REFERENCES [1] Sarkisov D.S., Amiraslanov YU.A., Alekseev A.A. i dr. Strukturnye osnovy tak nazyvaemyh plastich-eskih svojstv soedinitel'noj tkani // Byul. ek-sperim. biologii i mediciny. - 1998. -T. 126, № 9. -S. 244-248. [2] Devyatkov N.D., Golant M.V., Beckij O.V. Osoben-nosti mediko-biologicheskogo primeneniya milli-metrovyh voln. - M.: IRE RAN, 1994. [3] Beckij O.V., Kislov V.V., Lebedeva N.N. Milli-metrovye volny i zhivye sistemy. - M.: Nauka, 2004. - 272 s. [4] Temur'yanc N.A., CHuyan E.N. Modifikaciya nespecificheskih adaptacionnyh reakcij s pomoshch'yu nizkointensivnogo elektromagnit-nogo izlucheniya krajne vysokoj chastoty / / Milli-metrovye volny v biologii i medicine - Sb. dokl. -M.:IRE RAN: 2003. - S.87-88. [5] CHuyan E.N., Ravaeva M.YU., Tribrat N.S. Niz-kointensivnoe elektromagnitnoe izluchenie milli-metrovogo diapazona: vliyanie na processy mikrocirkulyacii // Fizika zhivogo. - 2008. - T.16, №1. - S. 82-90. [6] Krylov V.N., Oshevenskij L.V. Vliyanie KVCH-vozdejstviya na izolirovannuyu glad-komyshechnuyu tkan' kishechnika krys //Milli-metrovye volny v biologii i medicine. - 2000. - № 2. - S. 11-14. [7] Polyakova A. G. KVCH- i lazeropunktura v kom-pleksnoj medicinskoj reabilitacii pacientov s patologiej sustavov i pozvonochnika (kliniko-ek-sperimental'noe issledovanie) / Avtoref. diss.....d.m.n. - M., 2004. - 47s. [8] Hapchik V.B. Medikamentoznaya zashchita ot ishemii kozhnogo loskuta na pitayushchej nozhke / Avtoref. diss.....k.m.n. - Gor'kij, 1990. - 22s. [9] Kornauhov A.V., Anisimov S.I., Alyabina N.A. i dr. Apparat KVCH-terapii s shumovym izlucheniem "AMFIT-0,2/10-01" i nekotorye aspekty ego
—--—
~ 50 ~
(клинико-экспериментальное исследование) / Автореф. дисс.....д.м.н. - М., 2004. - 47с.
[9] Хапчик В.Б. Медикаментозная защита от ишемии кожного лоскута на питающей
ножке / Автореф. дисс.....к.м.н. - Горький,
1990. - 22с.
[10] Корнаухов А.В., Анисимов С.И., Алябина Н.А. и др. Аппарат КВЧ-терапии с шумовым излучением "АМФИТ-0,2/10-01" и некоторые аспекты его применения в медицине / / Миллиметровые волны в биологии и медицине. -1999. - №2 (14). - С. 49-
primeneniya v medicine / / Millimetrovye volny v biologii i medicine. - 1999. - №2 (14). - S. 49-52.
Одним из наиболее частых осложнений пластических и реконструктивных операций является некротизация трансплантированных тканей вследствие полной, или частичной ишемии [1], что является причиной неудовлетворительных исходов операций и нередко влечет за собой необходимость повторных хирургических вмешательств. В этой связи актуальным является вопрос возможности стимуляции регенерации поврежденных тканей и целенаправленного воздействия на сосудистые реакции в ишемизированных зонах с помощью низкоинтенсивного электромагнитного излучения (ЭМИ) крайне высокочастотного (КВЧ) диапазона. В последние годы опубликовано множество работ, в которых представлены биологические эффекты ЭМИ КВЧ, в том числе на клеточную активность дермаль-ных фибробластов и тонус гладкой мускулатуры сосудистых стенок, развивающиеся в рамках общего адаптационного синдрома [48].
Морфологическое исследование тканей с проведением морфометрии, подвергшихся воздействию ЭМИ КВЧ, позволит установить характеристику регенераторных процессов, и обосновать широкое применение данной методики в клинической практике.
Цель исследования - дать морфологическую характеристику регенераторного процесса и микроциркуляции в ишемизирован-ном кожном лоскуте крыс при воздействии низкоинтенсивным широкополосным электромагнитным излучением крайне высокочастотного диапазона на зону вегетативной регуляции.
Материалы и методы. Эксперимент проводился на лабораторных животных (крысах-самцах породы Wistar массой 410-460 г, n=12). Все крысы находились в одинаковых условиях. Эксперименты проводили в соответствии с требованиями Женевской конвенции «International Guiding Principles for Biomedical Research Involving Animals» (Geneva, 1990). Нарушения во внутрисосудистом компоненте микроциркуляции моделировались с помощью модифицированной методики выкраивания дорзального кожного лоскута на питающей ножке с осевым типом кровообращения [9]. За сутки до оперативного вмешательства животным проводилось выщипывание волосяного покрова. Операционное поле обрабатывалось спиртовым раствором хлоргексидина. После наркоза (золетил+ксила) и разметки на спинке крысы выкраивался лоскут, включающий в себя кожу и собственную мышцу кожи размером 3см на 10см с основанием на горизонтальной линии, соединяющей углы лопаток. Затем лоскут без натяжения укладывался на место и пришивался узловыми швами атравматичным шовным материалом 4.0.
Прооперированные животные были разделены на две группы - контрольная (n=6) и опытная (n=6). Контрольная группа после операции не подвергалась воздействию ЭМИ КВЧ. Животные опытной группы сразу после операции 1 раз в сутки в течение семи дней облучались модифицированным прибором «АМ-ФИТ - 0,2/10-01» (ООО «ФизТех», Россия). [10] с шумовым диапазоном частот (110-170ГГц), в котором содержатся спектры излучения и поглощения молекул кислорода и оксида азота.
—--—
~ 51 ~
За сеанс животные получали дозу ЭМИ 0,12мДж (экспозиция 10 минут). Контактно облучалась зона основания перемещенного лоскута в затылочно-воротниковой области, совпадающая с кожной проекцией центра вегетативной регуляции животных, где в большом количестве находятся рецепторные окончания, сосуды микроциркуляторного русла, лимфатические сосуды, тучные клетки,
которые считаются первичными мишенями для волн миллиметрового диапазона [8].
Для морфологического исследования забирали 3 фрагмента кожных лоскутов в каждой группе животных: 1 - проксимальный отдел кожного лоскута (затылочно-воротнико-вая область, в экспериментальной группе соответствующий зоне воздействия), 2 - центральная отдел, 3 - дистальный отдел с очагом некроза (рис 1).
Рис.1. Клиническая картина состояния кожного лоскута на 7 сутки наблюдения. 1, 2, 3 участки забора фрагментов кожи для гистологического исследования.
Материал фиксировали в 10% формалине. Стандартная гистологическая проводка осуществлялась на аппарате «Excelsior ES» (Thermo Scientific, USA), изготовлялись парафиновые блоки с использованием заливочной станции «HistoStar» (Thermo Scientific, USA). Срезы толщинои 4-6 мкм, полученные на микротоме «Microm HM 325» (Thermo Scientific, USA) окрашивались гематоксилином и эозином. Морфометрическая обработка проводилась на микроскопе Leica 2500 (Leica, UK)
количественным и полуколичественным методами и состояла в подсчете количества лейкоцитов и лимфоциитов, площади некроза, площади просвета сосудов в 10 полях зрения на увеличении х400. Цифровые значения полученных результатов выражали как средняя доля в процентах в 10 полях зрения. Результаты обрабатывали с помощью методов вариационной статистики с использованием программы Statistica 6.0.
—--—
~ 52 ~
Контрольная группа Экспериментальная группа
Проксимальный отдел кожного лоскута
Центральный отдел кожного лоскута
■ йИ 4 С.р ■ • wm а^Ь-^щ^ху и * л • -. - -- i '( • ' . ■ "у/■ ■ ^г-.'" - . : - Л -"-"V ""Г •• ' • ••••• с' ' ■ \" Ч 4 *--. ■ ^ " ■ < - ' - i V\ x¿ >■•' - < J-' 1, A '-- • - , \v"\ :" _ J'' " >-.. / ■"<;' -C . -V " ; : •• ' • ■ T i Ш i - г'
Дистальный отдел кожного лоскута
Рис.2. Морфологическая картина фрагмент кожных лоскутов в контрольной и экспериментальной группах на 7 сутки исследования. Окраска гематоксилин-эозин. Ув. (А, В) -
х200; (С^) - х100.
Результаты и обсуждение. Клинически в контрольной группе с первых суток после оперативного вмешательства наблюдали ишемию кожных покровов в дистальном отделе выкроенного лоскута (примерно в половине лоскута), которая нарастала, и к 7 суткам формировался некроз на 42,5%-60% площади (в среднем 46,5%).
В опытной группе клинически с первых суток наблюдалась краевая ишемия кожных покровов в дистальном отделе выкроенного лоскута, которая к 7 суткам формировалась в некрозы площадью от 10% до 41,67% (в среднем 26,33%), что в 2 раза меньше по сравнению с контролем.
При морфологическом исследовании
—--—
~ 53 ~
экспериментального материала в зоне непосредственного воздействия ЭМИ КВЧ в экспериментальной группе животных (рис.1В) под эпидермисом наблюдались выраженная активация ангиогенеза, на фоне слабо выраженного отека, умеренная круглоклеточная инфильтрация, увеличение количества клеток фибробластического ряда на 5,2% по сравнению с контрольной группой (рис.2А), в которой преобладала повышенная нейтрофильная и круглоклеточная инфильтрация (табл.1)/
Эффект воздействия ЭМИ КВЧ на процессы регенерации в ишемизированном кожном лоскуте крыс далее прослеживали как в центральном, так и в дистальном фрагментах. В центральной зоне кожного лоскута контрольной группы по мере удаления от проксимальной зоны отмечали инфильтрация лимфоцитами, макрофагами и нейтрофилами. Инфильтрат заполнял от 40% до 60% площади (табл.1), распространяясь от эпидермиса в более глубокие слои дермы (рис.2С). В экспериментальной группе под слоем эпидермиса сохранялось до 10 % сосудов, в то время, как в контрольной группе они были единичные и расположены ближе к проксимальной зоне. О выраженном противовоспалительном эффекте воздействия ЭМИ КВЧ свидетельствовал экссудат, располагавшийся в глубинных
слоях дермы (рис^) центрального фрагмента кожного лоскута в опытной группе, занимая от 15 до 25% ее площади (табл.1), в котором преобладали нейтрофилы и лейкоциты. Дистальный участок лоскута в контрольной группе (рис.2Е) характеризовался глубокими деструктивными изменениями, характеризующимися отсутствием эпителия, наличием на поверхности лоскута некротизированного слоя кожи (30-40%, табл.1), под которым сохранялись экссудативно-некротические очаги.
В опытной группе (рис^) дерма дистального лоскута была представлена множеством вновь образованных коллагеновых волокон, среди которых были обнаружены редкие сосуды и участки некрозов, (табл.1), встречались зоны воспаления, эпителизации. Таким образом, ЭМИ КВЧ воздействие на участок вегетативной регуляции в зоне основания ишемизированного кожного лоскута активирует ангиогенез и клетки фибробластиче-ского ряда, тем самым опосредуют противовоспалительный эффект и активацию процессов микроциркуляции за пределами зоны воздействия, т.е. на всей площади кожного лоскута.
Таблица 1.
Морфометрическая характеристика контрольной и экспериментальной групп на 7 сутки
эксперимента
Показатели Отдел кожного лоскута
1 - проксимальный отдел 2-центральная зона 3- дистальный отдел
Группы Контроль Эксп. группа Контроль Эксп. группа Контроль Эксп. группа
Лимфоид-ная инфильтрация 3% 1% 26% 18,3% 12% 5%
Нейтрофильная инфильтрация 1% 0,5% 21,5% 11,6% 26% 10%
Площад (Б) просвета сосудов 8% 15% 3% 10% 2% 6%
Площадь (Б) некроза - - 15,9% 9% 36% 20%
Заключение. Таким образом, на | модели пересаженного кожного лоскута у
~ 54 ~
крыс экспериментально зарегистрировано под влиянием ЭМИ КВЧ диапазона активизировались процессы микроциркуляции и регенерации
Морфологическое исследование с морфомет-рией подтверждает, что при этом в очаге воздействия более, чем в 2 раза усиливается ан-гиогенез и в два раза снижается воспалительная реакция.
Результаты имеют важное прикладное
значение для разработки способов стимуляции репаративных процессов в очаге поражения у пациентов травматолого-ортопедиче-ского профиля. Дальнейшие эксперименты на животных позволят выявить комбинации ча-стотно-энергетичских параметров излучения, способных наиболее точно и целенаправленно регулировать восстановительные реакции организма в микрососудистом русле в процессе заживления кожных ран.
—--—
~ 55 ~
