CC BY
59
ID: 2012-06-7-A-1560 Оригинальная статья
Киричук В.Ф., Антипова О.Н., Иванов А.Н., Цымбал А.А., Креницкий А.П., Великанова Т.С., Кириязи Т.С.
Системная реакция организма животных на терагерцовое облучение при остром и длительном стрессе
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздравсоцразвития России, кафедра нормальной физиологии им. И. А. Чуевского ОАО «Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры» (г. Саратов)
Kirichuk V.F., Antipova O.N., Ivanov A.N., Tsymbal А.А., Krenickiy A.P., Velikanova T.S., Kiriyazi T.S.
Systemic reaction of the organism of animals in the state of acute and long-term stress on therahertz irradiation
Saratov State Medical University, Saratov, Russia Central Research Institute of Instrumentation
Резюме
Показано, что характер восстановления под влиянием электромагнитных волн терагерцового диапазона на частотах оксида азота в нарушенных звеньях микроциркуляции, гемодинамики в магистральных сосудах, перфузии микроциркуляторного русла и функциональном состоянии эндотелия микрососудов зависит от реакции облучения и времени воздействия терагерцовыми волнами.
Ключевые слова: агрегация, микроциркуляция, перфузия, эндотелий, терагерцовые волны, гемодинамика, линейная скорость кровотока, оксид азота
Abstract
It is shown, that character of restoration under influence of electromagnetic waves of terahertz range at nitric oxide frequencies in the broken parts of microcirculation, hemodynamics in the main vessels, perfusion microcirculation channels and a functional condition endothelium microvessels depends on reaction of an irradiation and time of influence terahertz waves.
Key words: aggregation, microcirculation, perfusion, endothelium, terahertz waves, hemodynamics, the linear velocity of blood flow, nitric oxide
Неуклонный рост заболеваний, вызванных стрессорными повреждениями на клеточном, тканевом, организменном уровнях биосистемы, диктует необходимость поиска новых методов, 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. Они составляют около 55 % общей смертности и являются самыми высокими среди показателей стран Западной Европы [1].
Изменения регионарного, в частности, коронарного, мозгового, почечного кровотоков и системной гемодинамики являются основными причинами возникновения недостаточности кровообращения. Для коррекции нарушений гемодинамики используют широкий спектр препаратов, обладающих свойствами вазодилататоров. Однако далеко не всегда удается достигнуть оптимального результата: развиваются нежелательные побочные реакции, имеется ряд противопоказаний, ограничивающих применение лекарственных средств [2].
В связи с этим в настоящее время ведутся поиски новых немедикаментозных методов коррекции указанных нарушений. Одним из таких методов является терагерцовое облучение на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота 150,176...150,664 ГГц.
Оксид азота является нейромедиатором, вазодилататором, мощным фактором гемостаза и антиагрегантом [3].
В литературе имеются указания на существенную зависимость эффективности электромагнитного воздействия от ряда факторов, в частности, от выбора режима облучения. В ряде клинических исследований [4] показано, что дробные режимы КВЧ-облучения обладают большей эффективностью по сравнению с соответствующими непрерывными режимами. В связи с этим были проведены серии экспериментов на крысах-самцах, подвергшихся ТГЧ-облучению на фоне острого и хронического иммобилизационного стресса.
1. Исследования влияния ТГЧ-облучения на частоте МСИП оксида азота на состояние системы микроциркуляции при остром стрессе
Воздействие электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах оксида азота (150, 176 - 150,664 ГГц) был опробован на половозрелых крысах обоего пола. В качестве экспериментальной модели нарушений микроциркуляции был использован иммобилизационный стресс: жесткая фиксация крыс в положении на спине в течение 3-х часов однократно (острый стресс) и ежедневная жесткая 3-х часовая фиксация на спине в течение 5-6 суток (хронический стресс).
Результаты, свидетельствующие о стрессорных нарушениях в системе микроциркуляции, выражались в значительном увеличении функциональной активности тромбоцитов. Это выражается в статистически достоверном по сравнению с группой контроля увеличении таких показателей агрегатограмм как максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень агрегации, максимальная скорость агрегации. При этом не обнаружено статистически достоверного изменения таких временных интервалов, как время достижения максимального размера образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальной скорости образования наибольших тромбоцитарных агрегатов и максимальной скорости агрегации.
Установлено, что воздействие ТГЧ-излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота в течение 5 минут на животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, вызывает частичное восстановление функциональной активности тромбоцитов, что проявляется в уменьшении максимального размера образующихся тромбоцитарных агрегатов на 22 %, максимальной скорости образования наибольших тромбоцитарных агрегатов на 29%. В тоже время не выявлено
статистически достоверных различий в максимальной степени агрегации и максимальной скорости агрегации при данном режиме облучения по сравнению с группой контроля.
Воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота в течение 15 минут на животных в состоянии иммобилизационного стресса также вызывает частичное восстановление агрегационной активности тромбоцитов. При этом отмечалась нормализация максимального размера образующихся тромбоцитарных агрегатов на 46 %, максимальной скорости образования наибольших тромбоцитарных агрегатов на 52% по сравнению с группой животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса.
При 30 минутном облучении животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, ТГЧ-электромагнитным полем на частотах МСИП оксида азота наблюдается полное восстановление функций тромбоцитов. При этом максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень агрегации и максимальная скорость агрегации тромбоцитов полностью нормализовались и статистически достоверно не отличались от данных группы контроля.
Установлено, что дробное ТГЧ-облучение животных общей продолжительностью 5 минут на частотах МСИП оксида азота приводит к частичной нормализации нарушенных функций тромбоцитов. Это выражается в статистически достоверном различии, по сравнению с группой животных в состоянии иммобилизационного стресса, таких показателей агрегатограмм, как максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов (снижение показателя на 39.9%), максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов (снижение показателя на 43.1%). При этом не выявлено статистически значимых отличий в максимальной скорости и степени агрегации кровяных пластинок у животных, подвергнутых дробному ТГЧ-облучению на фоне стресса по сравнению с группой контроля.
Дробное ТГЧ-облучение животных на частотах МСИП оксида азота общей продолжительностью 15 и 30 минут полностью предотвращает развитие гиперагрегации тромбоцитов при иммобилизационном стрессе.
При сравнении показателей агрегатограмм животных, подвергнутых дробному облучению общей продолжительностью 5 минут на фоне стресса, и животных, у которых ТГЧ-облучение на частотах МСИП оксида азота проводилось в 5-ти минутном непрерывном режиме, отмечается более выраженная нормализация функциональной активности тромбоцитов у животных первой группы. Следовательно, при 5 минутной временной экспозиции более эффективным является дробный режим ТГЧ - облучения.
Воздействие непрерывного 15 минутного ТГЧ-облучения на частотах МСИП оксида азота на фоне развившегося иммобилизационного стресса приводит к частичному восстановлению нарушенной функциональной ативности тромбоцитов, а дробное ТГЧ-облучение полностью восстанавливает нарушения агрегационной функции тромбоцитов. Следовательно, дробное ТГЧ - облучение общей продолжительностью 15 минут обладает более выраженным антистрессорным эффектом по сравнению с таким же временным облучением в непрерывном режиме.
Воздействие 30 минутной экспозиции электромагнитных волн в дробном и непрерывном режимах на животных с развившимся иммобилизационным стрессом приводит к полной нормализации показателей функциональной активности тромбоцитов. Эффективность влияния обоих режимов ТГЧ-облучения на частотах МСИП оксида азота на процесс агрегации тромбоцитов экспериментальных животных одинакова, так как отсутствует разница между показателями агрегатограмм у животных при применении обоих способов облучения.
Таким образом, дробное и непрерывное воздействие на животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, ТГЧ-волнами на частотах МСИП оксида азота наблюдается различная степень восстановления функций тромбоцитов. Нормализация процесса агрегации тромбоцитов зависит от режима облучения животных.
Установлено, что предшествующее стрессу ТГЧ-облучение животных в течение 5 минут на частотах МСИП оксида азота приводит к менее выраженному нарушению функциональной активности тромбоцитов, чем у животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса без предварительного ТГЧ-облучения (группа сравнения). Это выражается в статистически достоверном различии, по сравнению с группой животных в состоянии иммобилизационного стресса, таких показателей агрегатограмм, как максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость и степень агрегации. При этом не выявлено статистически значимых отличий в максимальной скорости и степени агрегации у животных, подвергнутых предварительному ТГЧ-облучению, по сравнению с группой контроля.
Предшествующее стрессу воздействие ТГЧ-волн на белых крыс на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота в течение 15 минут полностью предотвращает развитие нарушений функциональной активности тромбоцитов при иммобилизационном стрессе, так как максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень и скорость агрегации у животных данной группы статистически достоверно не отличаются от показателей группы контроля. Предварительное ТГЧ-облучение животных на частотах МСИП оксида азота в течение 30 минут также полностью предотвращает развитие гиперагрегации тромбоцитов при иммобилизационном стрессе.
При сравнении показателей агрегатограмм животных, подвергнутых в течение 5 минут предшествующему стрессу ТГЧ-облучению, и животных, у которых ТГЧ-облучение на частотах МСИП оксида азота проводилось после иммобилизации, отмечаются менее выраженные постстрессорные нарушения в функциональной активности тромбоцитов у животных первой группы.
Воздействие 15 минутного ТГЧ-облучения на частотах МСИП оксида азота на фоне развившегося иммобилизационного стресса приводит к частичному восстановлению нарушенной функциональной активности тромбоцитов, а предварительное ТГЧ-облучение той же временной экспозиции полностью предотвращает развитие нарушений агрегационной функции тромбоцитов.
Воздействие 30 минутной экспозиции электромагнитных волн ТГЧ-диапазона на животных с развившимся иммобилизационным стрессом приводит к полной нормализации функциональной активности тромбоцитов, а предшествующее стрессу - полностью предотвращает развитие микроциркуляторных нарушений в системе гемостаза.
Следовательно, предварительное ТГЧ-облучение в течение 5 и 15 минут обладают более выраженными эффектами на постстрессорные нарушения агрегационной активности тромбоцитов по сравнению с такими же временными облучениями на фоне развившегося иммобилизационного стресса. Эффективность влияния 30-ти минутных режимов ТГЧ-облучения на частотах МСИП оксида азота на постстрессорный процесс агрегации тромбоцитов белых крыс одинакова, так как отсутствует разница между показателями агрегатограмм у животных при применении обоих способов облучения.
Результаты проведённого исследования свидетельствуют о том, что у животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, выявлены значительные изменения в коагуляционном звене системы гемостаза. Они проявляются статистически достоверным, по сравнению с группой контроля, сокращением активированного частичного тромбопластинового времени, протромбинового времени, МНО, что обусловлено усилением образования кровяной и тканевой протромбиназы; одновременной активацией III фазы гемокоагуляции, так как тромбиновое время имеет чёткую тенденцию к укорочению, а концентрация фибриногена и активности фактора XIII повышена. Вместе с этим падает активность естественного прогрессивного антитромбина -III и появляется дефицит системы протеина С. Угнетается Хагеман-зависимый и индуцируемый стрептокиназой эуглобулиновый фибринолиз, снижается резерв плазминогена. Обнаружены ранние продукты деградации фибриногена и растворимые фибрин-мономерные комплексы, характерные для внутрисосудистого тромбообразования.
Воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота 150, 176-150,664 ГГц с помощью аппарата «КВЧ-1\10» в течение 5-ти минут на животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, не вызывает значительного изменения исследуемых показателей системы гемокоагуляции. Об этом свидетельствует отсутствие статистически достоверных различий основных параметров.
Результаты проведённого исследования реологических свойств крови при иммобилизационном стрессе у крыс свидетельствуют о статистически достоверном увеличении вязкости цельной крови как при малых, так и при больших скоростях сдвига (300,200,150,50 и 20 с-1) по сравнению с данными контрольной группы животных. Индексы агрегации (ИАЭ) и индексы деформируемости эритроцитов (ИДЭ) также статистически достоверно увеличивались по сравнению с группой контроля.
Воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 минут на животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, не вызывает значительного изменения исследуемых показателей реологии крови - её вязкости, агрегации и деформируемости эритроцитов. Об этом свидетельствует отсутствие статистически достоверных различий гемореологических показателей крови данной группы по сравнению с данными группы животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса. В то же время отмечались статистически значимые различия исследуемых показателей по сравнению с данными контрольной группы.
Анализ результатов исследования реологических свойств крови животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса и подвергшихся воздействию предварительного, дробного и непрерывного ТГЧ-облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота в течение 15 и 30 минут, показал полное восстановление вязкости цельной крови при различных скоростях сдвига, способности эритроцитов к агрегации и их деформируемости. Это подтверждается отсутствием статистически достоверных различий указанных показателей реологии крови по сравнению с данными группы контроля.
Результаты проведённых исследований свидетельствуют о статистически достоверном увеличении количества эритроцитов, гематокритной величины у крыс, подвергшихся иммобилизационному стрессу, по сравнению с данными контрольной группы. Цветовой показатель, среднее содержание гемоглобина в эритроците, средняя концентрация гемоглобина в эритроците при этом статистически достоверно снизились, средний объём эритроцитов также уменьшился, а средний диаметр эритроцитов статистически достоверно увеличивался по сравнению с данными группы контроля. Уровень гемоглобина в крови статистически достоверно не изменился.
Воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота в течение 5 минут на животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, не вызывает изменений исследуемых показателей. Об этом свидетельствует отсутствие статистически достоверных различий качественного и количественного состава эритроцитов крови по сравнению с данными группы животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, но отмечались статистически достоверные различия указанных показателей по сравнению с данными контрольной группы.
Анализ качественного и количественного состава эритроцитов у животных, подвергнутых ТГЧ-воздействию на частотах МСИП оксида азота в течение 15 минут на фоне иммобилизационного стресса, показал полное восстановление количества эритроцитов, гематокрита, цветового показателя, среднего содержания гемоглобина и средней концентрации гемоглобина в эритроците, среднего объёма и среднего диаметра эритроцитов. Это подтверждается отсутствием статистически достоверных различий с данными группы контроля.
Однако, при облучении животных, подвергшихся иммобилизационному стрессу, ТГЧ-волнами в течение 30 минут также не наблюдалось статистически достоверных различий количества эритроцитов, гематокрита, средней концентрации гемоглобина и среднего диаметра эритроцитов по сравнению с животными, подвергшихся иммобилизационному стрессу. Уровень среднего объёма эритроцитов, среднего содержания гемоглобина в эритроците и цветовой показатель приближается к цифрам контрольной группы.
Таким образом, на основании полученных данных можно отметить положительное восстанавливающее влияние ТГЧ-воздействия на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц на качественный и количественный состав эритроцитов крови белых крыс, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса. Наиболее эффективным в этом отношении является 15 минутный режим облучения. При 5-ти и 30-ти минутных режимах облучения выраженного восстанавливающего эффекта на исследуемые показатели эритроцитов менее значительно.
Установлены половые различия в реализации внутрисосудистого звена микроциркуляции на воздействие ЭМИ ТГЧ диапазона частотой 150,176-150,664 ГГц. Так, направленность изменений функциональной активности тромбоцитов у крыс-самок в фазе диэструса эстрального цикла аналогична изменениям, происходящим у крыс-самцов при действии стрессора. Однако у крыс-самок в стадии диэструса эстрального цикла отмечается несколько менее выраженная реакция на действие стрессора. При этом максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов и максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов у самок в стадии диэструса эстрального цикла (самки Д), подвергнутых 3-х часовой иммобилизации, статистически достоверно меньше, чем у группы самцов в состоянии стресса. Максимальная скорость и степень агрегации тромбоцитов у самок Д в состоянии острого иммобилизационного стресса статистически достоверно не отличаются от показателей самцов в состоянии стресса. Таким образом, самки в фазе диэструса эстрального цикла более устойчивы к действию иммобилизации.
Установлено, что при воздействии ТГЧ-волн на частотах 150,176-150,664 ГГц МСИП N0 в течение 15 минут на самок Д в состоянии острого иммобилизационного стресса приводит к полному восстановлению нарушенных функций тромбоцитов. Максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень и скорость агрегации статистически достоверно не отличаются от показателей группы контроля самок Д.
30-ти минутное ТГЧ-воздействие на самок Д в состоянии острого стресса, также как и у самцов, приводит к полному восстановлению нарушенной функциональной активности тромбоцитов. Показатели агрегатограмм самок Д, подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне стресса, достоверно не отличаются от показателей самок Д контрольной группы и группы самок Д, подвергнутых 15 минутному ТГЧ-воздействию на фоне стресса.
Таким образом, полное восстановление нарушенных в ходе острой стресс-реакции функций тромбоцитов под влиянием ТГЧ-облучения на частотах 150,176-150,664 ГГц МСИП оксида азота у самок в стадии диэструса эстрального цикла происходит уже при 15-ти минутной экспозиции электромагнитных волн, в то время как у самцов полное восстановление агрегации наблюдается лишь при 30-ти минутной экспозиции, то есть самки в стадии диэструс более чувствительны к действию ТГЧ-излучения на указанных частотах МСИП N0.
У интактных самок в стадии эструс эстрального цикла (самки Э) отмечаются более высокие показатели агрегационной способности тромбоцитов по сравнению с самками в стадии диэструс (самки Д) и самцами. При воздействии стрессора у самок Э происходит увеличение функциональной активности тромбоцитов. При этом максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень и скорость агрегации у самок Э в состоянии острого стресса статистически достоверно выше, чем у контрольной группы самок Э. Кроме того, показатели агрегатограмм самок Э в состоянии острого стресса достоверно выше показателей самцов и самок Д в состоянии стресса, что указывает на высокую чувствительность к стрессору самок в стадии эструс эстрального цикла.
При 15-ти минутном воздействии ТГЧ-волн на частотах МСИП N0 150,176-150,664 ГГц на самок Э, так же как и у самок Д, происходит полное восстановление максимального размера образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальной скорости образования наибольших тромбоцитарных агрегатов и максимальной степени агрегации. Максимальная скорость агрегации у самок Э, подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне острого стресса статистически достоверно ниже контрольного значения, что указывает на избыточность восстановления.
30-ти минутное ТГЧ-облучение у самок Э в состоянии острого иммобилизационного стресса вызывает не восстановление, а значительное снижение ниже физиологической нормы функциональной активности тромбоцитов. Максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень и скорость агрегации у самок Э, подвергнутых 30-ти минутному ТГЧ-облучнению на фоне острого иммобилизационного стресса, статистически достоверно ниже значений контрольной группы самок Э. При этом максимальные степень и скорость агрегации тромбоцитов самок Э, подвергнутых 30-ти минутному ТГЧ-облучению на фоне стресса, приближаются к показателям контрольной группы самок в стадии диэструс эстрального цикла, а максимальный размер образующихся тромбрцитарных агрегатов и максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов статистически достоверно не отличаются от показателей контрольной группы самок Д.
Таким образом, тромбоциты самок белых крыс в фазе эструс эстрального цикла в состоянии острого иммобилизационного стресса наиболее чувствительны к действию ТГЧ-волн на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота, чем в стадию диэструс.
Показано, что самки белых крыс, находящихся в фазе диэструс эстрального цикла, более чувствительны к стрессорному фактору и реагируют на него повышением количества эритроцитов, уровня гемоглобина в крови, гематокритного показателя, среднего диаметра эритроцитов, снижением цветового показателя и среднего содержания гемоглобина в эритроцитах. Под влиянием острого иммобилизационного стресса не изменяется лишь средний объем и средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах.
Крысы-самки в фазе эструс более устойчивы к действию стрессорного фактора, чем в фазу диэструс. Об этом свидетельствует лишь увеличение количества эритроцитов в крови, гематокритной величины и среднего диаметра эритроцитов.
При предварительном непрерывном режиме ТГЧ-облучения на частотах МСИП 150,176 - 150,664 ГГц животных в течение 15 минут на фоне дальнейшего развития острого стресса отмечалось отсутствие изменений во всех показателях количественного и качественного состава эритроцитов у крыс-самок в фазах эструс и диэструс, так как разница в их величине была статистически недостоверна .
При дробном облучении в течение 15 минут крыс-самок в стадии диэструс на фоне острого иммобилизационного стресса наблюдалось частичное восстановление цветового показателя и содержания эритроцитов в крови, полное восстановление уровня гемоглобина в крови, гематокритной величины, среднего содержания и средней концентрации гемоглобина в эритроцитах, о чем свидетельствует отсутствие статистически достоверных отличий от данных группы контроля.
При облучении крыс-самок в фазе эструс, находящихся в остром иммобилизационном стрессе, ТГЧ-волнами в дробном режиме в течение 15 минут не наблюдалось статистически достоверных изменений всех изучаемых показателей количественного и качественного состава эритроцитов по сравнению с интактной группой, то есть происходило полное восстановление нарушенных показателей эритроцитов.
Следовательно, эритроциты, как и тромбоциты, самок белых крыс при остром иммобилизационном стрессе в фазе эструса эстрального цикла более чувствительны к действию ЭМИ ТГЧ-диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц, чем в стадию диэструса.
2. Исследование влияния ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота на гемодинамику в магистральных сосудах при остром стрессе у белых крыс
Наряду с исследованием способности электромагнитного излучения терагерцового диапазона на различных частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота восстанавливать нарушения в микроциркуляторном и
коагуляционном звеньях системы гемостаза, реологии крови нами исследованы также особенности гемодинамики в магистральных сосудах у экспериментальных животных при остром иммобилизационном стрессе под влиянием ЭМИ ТГЧ диапазона 150,176 - 150,664 ГГц молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота.
В результате проведенных исследований нами было обнаружено, что в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит изменение показателей гемодинамики. 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. Так, в брюшной аорте линейная скорость кровотока увеличивается на 26 %, систолическая скорость кровотока - на 15%, диастолическая скорость кровотока - на 77%, градиент давления - на 34%. В бедренной артерии происходит увеличение линейной скорости кровотока на 50%, систолической скорости кровотока - на 23%, диастолической скорости кровотока - на 25%, градиент давления увеличивался на 67%. В сонной артерии изменения показателей гемодинамики по сравнению со стрессом 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. Так, 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. В сонной артерии статистически значимых изменений по сравнению со стрессом и контролем не происходит.
Выявлено, что воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц в течение 15 минут, также как и 5 минутная экспозиция терагерцовых волн, приводит к полному восстановлению нарушенных в ходе стрессорной реакции показателей гемодинамики в брюшной аорте и бедренной артерии. Исследуемые показатели гемодинамики статистическидостоверно не отличаются от группы контроля и группы животных, подвергнутых 5 минутному ТГЧ облучению на фоне иммобилизационного стресса.
Установлено, что увеличение времени экспозиции ТГЧ-излучения до 30 минут приводит к незначительному изменению гемодинамики в брюшной аорте по сравнению с 5 минутной экспозицией. При этом 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.
Таким образом, зависимость гемодинамического эффекта от дозы облучения нелинейная, что характерно для волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов частот, и достигает плато уже при 5 минутной экспозиции электромагнитных волн. Увеличение времени облучения не приводит к нарастанию эффекта. Следовательно, оптимальным режимом воздействия на нарушенную гемодинамику при остром иммобилизационном стрессе является 5 минутное ТГЧ-облучение на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц.
3. Исследование влияния ТГЧ-излучения на частоте МСИП оксида азота на состояние системы микроциркуляции при длительном стрессе
Результаты проведённых серий экспериментов показывают, что длительная ежедневная иммобилизация белых крыс-самцов приводит к развитию выраженной стресс-реакции, проявляющейся как в изменении поведения животных - они становились тревожными, агрессивными, реагировали на слабые раздражители, у них отмечалось резкое увеличение двигательной активности, некоторые животные теряли в весе и выглядели вялыми и апатичными, так и в резких нарушениях показателей микроциркуляции - значительном изменении функциональной активности тромбоцитов и эритроцитов, системы гемокоагуляции, реологии. Это выражается в статистически достоверном по сравнению с группой контроля увеличении таких показателей агрегатограмм, как максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов, максимальная степень агрегации, максимальная скорость агрегации. При этом не обнаружено статистически достоверного изменения таких временных интервалов, как время достижения максимального размера образующихся тромбоцитарных агрегатов, максимальной скорости образования наибольших тромбоцитарных агрегатов и максимальной скорости агрегации.
При исследовании коагуляционного звена системы гемостаза и фибринолитического потенциала крови выявлены статистически достоверные, по сравнению с группой контроля, значительные изменения: удлинение активированного частичного тромболластиновго времени, увеличение протромбинового времени и MHO, что обусловлено дефицитом образования кровяной и тканевой протромбиназы в первой фазе процесса свертывания крови; одновременно снижена активность Ш фазы коагуляционного каскада, так как тромбиновое время имеет четкую тенденцию к удлинению, что обусловлено гипофибриногенемией и избыточным накоплением в плазме продуктов деградации фибрина, обладающих антитромбиновым действием. Происходило снижение активности фибринстабилизирующего фактора. Вместе с этим падала активность антитромбина III и протеина С. Хагеман-зависимый и индуцированный стрептокиназой эуглобулиновый фибринолиз активировался, что сопровождалось укорочением времени эуглобулинового лизиса, возрастанием индекса резерва плазминогена. Обнаружено значительное количество ранних продуктов деградации фибрина и фибриногена, растворимых фибрин-мономерных комплексов, характерных для внутрисосудистого тромбообразования.
Происходит выраженное увеличение вязкости цельной крови как при малых, так и при больших скоростях сдвига (300, 200, 150, 100, 50 и 20 с-1) по сравнению с данными группы контроля. Индексы агрегации (ИАЭ) и деформируемости эритроцитов (ИДЭ) также статистически достоверно увеличивались по сравнению с группой контроля, что указывает на увеличение агрегационной способности эритроцитов и их деформируемости.
У животных, которые на фоне длительного иммобилизационного стресса подвергались ежедневному 30-и минутному воздействию ТГЧ-облучения, происходит нормализация их поведенческих реакций - отсутствовала выраженная тревожность, не проявлялась агрессивность, отмечалась адекватная реакция на посторонние раздражители.
Одновременно наблюдается частичное восстановление функций тромбоцитов. При этом максимальный размер образующихся тромбоцитарных агрегатов нормализуется на 56 %, максимальная скорость образования наибольших тромбоцитарных агрегатов -на 64 %, а максимальная степень агрегации и максимальная скорость агрегации тромбоцитов нормализуются полностью и статистически достоверно не отличались от данных группы контроля.
Предварительное ежедневное в течение 6-ти дней 30-ти минутное облучение животных, находящихся в состоянии хронического иммобилизационного стресса, электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц не вызывало изменений в показателях системы свертывания крови и фибринолиза, характерных для стресс реакции.
Следовательно, на основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, что электромагнитное излучение терагерцового диапазона молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц обладает выраженным коагуляционно- и фибринолизстабилизирующим эффектами.
Анализ результатов исследования реологических свойств крови у животных, находящихся в состоянии длительного стресса, показал восстановление вязкостных свойств крови при малых и больших скоростях сдвига, частичное восстановление способности эритроцитов к агрегации и снижение их деформируемости. Это подтверждается отсутствием статистически достоверных различий указанных показателей реологии крови по сравнению с данными группы контроля.
4. Исследование влияния ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота на перфузию микроциркуляторного русла и функциональное состояние эндотелия микрососудов при остром стрессе
В результате проведенных исследований обнаружено, что у крыс-самцов, подвергнутых 3-х часовой иммобилизации, происходит статистически достоверное по сравнению с группой контроля снижение показателя перфузии, что свидетельствует об уменьшении кровотока в микроциркуляторном русле. При этом происходило также статистически достоверное снижение среднеквадратического отклонения перфузии и коэффициента вариации, что отражает уменьшение модуляции микроциркуляторного кровотока и угнетение активных механизмов регуляции микрокровотока (эндотелиальной секреции и вазомоторного механизма регуляции микроциркуляции).
Данные амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм свидетельствуют, что у животных в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит статистически достоверное уменьшение амплитуды эндотелиальных, вазомоторных и снижение амплитуды пульсовых (сердечных, кардиальных) колебаний. При этом не обнаружено статистически достоверного изменения амплитуды дыхательных колебаний.
При анализе результатов термопробы установлено, что у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса отмечается статистически достоверное по сравнению с группой контроля снижение как исходной, так и максимальной перфузии, а также перфузии после восстановления исходного кровотока. При этом резерв капиллярного кровотока статистически достоверно увеличивается.
При облучении терагерцовыми волнами (ТГЧ-облучение) крыс-самцов, находящихся в состоянии острого стресса, происходит восстановление перфузионного показателя, при этом он статистически достоверно не отличается от уровня группы контроля. У животных данной группы отмечается статистически достоверное по сравнению с группой животных, находящихся в состоянии острого стресса и не подвергнутых ТГЧ-облучению, увеличение среднеквадратического отклонения перфузии и коэффициента вариации. При этом следует отметить, что имеется тенденция к увеличению значений среднеквадратического отклонения перфузии и особенно коэффициента вариации у животных данной группы по сравнению с группой контроля.
Результаты амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм свидетельствуют, что после ТГЧ-облучения крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит статистически достоверное увеличение амплитуд эндотелиальных и вазомоторных колебаний по сравнению с группой животных в состоянии острого иммобилизационного стресса, не подвергавшихся ТГЧ-воздействию. Также происходит увеличение амплитуды пульсовых (кардиальных) колебаний. Все показатели амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм животных данной группы статистически достоверно не отличаются от данных группы контроля.
Данные, полученные при проведении термопробы, показывают, что под воздействием ТГЧ-волн у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса нормализуются исходная и максимальная перфузия, а также перфузия после восстановления исходного кровотока. Все показатели термопробы животных, подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне острого стресса, находятся в пределах вариабельности группы контроля.
Представленные данные свидетельствуют, что под влиянием облучения электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит восстановление измененной перфузии микроциркуляторного русла, что проявляется повышением среднего показателя перфузии, активацией механизмов регуляции микрокровотока, нормализацией сниженной базальной и индуцированной вазодилатирующей активности эндотелия микрососудов (базального и индуцированного выделения оксида азота), уменьшением периферического сопротивления и повышением притока артериальной крови в микроциркуляторное русло.
Установлено, что у крыс-самцов, подвергнутых облучению терагерцовыми волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц перед иммобилизацией, происходит изменение протекания стрессорной реакции. У животных, подвергнутых ТГЧ-воздействию перед иммобилизацией, перфузионный показатель статистически достоверно не отличается от уровня группы контроля. У животных данной группы отмечается статистически достоверное по сравнению с группой животных, находящихся в состоянии острого стресса и не подвергнутых ТГЧ-облучению, увеличение среднеквадратического отклонения перфузии и коэффициента вариации. Значения среднеквадратического отклонения перфузии и коэффициента вариации у животных данной группы статистически достоверно не отличаются от группы контроля, что свидетельствует о способности терагерцовых волн полностью предотвращать снижение интенсивности модуляции микрокровотока и механизмов его регуляции при остром стрессе.
Данные амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм свидетельствуют, что ТГЧ-облучение крыс-самцов перед иммобилизацией препятствует статистически значимому изменению амплитуд эндотелиальных и вазомоторных колебаний по сравнению с группой контроля. При этом указанные показатели у животных опытной группы статистически достоверно выше, чем у животных в состоянии острого иммобилизационного стресса, не подвергавшихся ТГЧ-воздействию. Это отражает способность ТГЧ-волн сохранять нормальные показатели вазодилатирующей активности эндотелия, снижающуюся при острой стресс-реакции, и периферического сопротивления, которое у животных в состоянии острого стресса повышено. Вариабельность амплитуды пульсовых (кардиальных) колебаний у животных, подвергнутых ТГЧ-облучению перед иммобилизацией, в значительной степени перекрывает квартиль диапазоны как контрольной группы, так и группы животных в состоянии острого стресса. Среднее значение амплитуды кардиальных колебаний у данной группы животных имеет статистически недостоверную тенденцию к снижению по сравнению с группой контроля.
При анализе результатов термопробы у животных, подвергнутых облучению терагерцовыми волнами на частотах молекулярного спектра оксида азота перед иммобилизацией, установлены достоверные различия исходной и максимальной перфузии, перфузии после восстановления кровотока и резерва капиллярного кровотока по сравнению с животными, в состоянии острого иммобилизационного стресса не подвергавшимися действию терагерцовых волн. Все показатели функциональной пробы с быстрым нагреванием животных, подвергнутых облучению терагерцовыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176150,664 ГГц перед иммобилизацией, находятся в пределах вариабельности группы контроля.
Таким образом, облучение терагерцовыми волнами крыс-самцов перед иммобилизацией обеспечивает сохранение нормальной базальной и индуцированной вазодилатирующей активности эндотелия микрососудов (базального и индуцированного выделения оксида азота), а также периферического сопротивления в условиях острого иммобилизационного стресса. Облучение перед иммобилизацией у крыс-самцов частично препятствует изменению амплитуды кардиальных осцилляций. Указанная тенденция, возможно, связана с перераспределением кровотока в организме и свидетельствует в пользу того, что терагерцовые волны не блокируют стрессорную реакцию, что нарушало бы процесс адаптации, а только модулируют ее протекание, оказывая преимущественное влияние на сохранение нормального функционирования активных механизмов модуляции микрокровотока, реализуемых эндотелием сосудов.
Облучение терагерцовыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса на фоне введения ингибитора NO-синтазы L-NAME, не вызывает у них изменений перфузии микроциркуляторного русла кожи. При этом показатель перфузии, среднеквадратическое отклонение перфузии и коэффициент вариации у животных данной группы статистически достоверно не отличаются от показателей крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса на фоне введения ингибитора NO-синтазы L-NAME.
Обнаружено, что после облучения терагерцовыми волнами на частотах МСИП оксида азота крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса на фоне введения ингибитора NO-синтазы не происходит статистически значимого изменения амплитуд эндотелиальных, вазомоторных, дыхательных и пульсовых колебаний по сравнению с группой животных в состоянии острого иммобилизационного стресса на фоне введения L-NAME, не подвергавшихся ТГЧ-воздействию. Это указывает на то, что при введении L-NAME облучение терагерцовыми волнами не оказывает восстанавливающего действия на механизмы модуляции кровотока в микроциркуляторном русле кожи у крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса.
При анализе результатов функциональной пробы с быстрым нагреванием у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса на фоне введения ингибитора NO-синтазы L-NAME, подвергнутых облучению терагерцовыми волнами, не обнаружена статистически достоверная динамика исходной и максимальной перфузии, перфузии после восстановления кровотока, а также резерва капиллярного кровотока по сравненияю с крысами-самцами в состоянии острого стресса на фоне введения L-NAME, не подвергавшимися действию терагерцовых волн. Полученные данные свидетельствуют, что восстановление функционального состояния эндотелия сосудов при остром стрессе у животных под влиянием непрерывного облучения на частотах МСИП оксида азота осуществляется за счет нормализации в нем синтеза и секреции оксида азота.
Таким образом, доказана роль эндотелиальной NO-синтазы в механизмах положительного корригирующего влияния терагерцового облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на перфузию микроциркуляторного русла и функциональное состояние эндотелия сосудов у белых крыс в состоянии острого иммобилизационного стресса. Введение ингибитора NO-синтазы L-NAME полностью блокирует реализацию положительного влияния терагерцовых волн на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц на нарушения кровотока в микроциркуляторном русле кожи и функционального состояния эндотелия сосудов крыс-самцов при остром иммобилизационном стрессе.
Литература
1. Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я. Демографическая ситуация и сердечно-сосудистые заболевания в России: пути решения проблем. -
Кардиология.2007.Т.6.№8.С.7-14.
2. Паршина С.С., Головачева Т.В., Киричук В.Ф. и др. Новые аспекты клинического использования терагерцовой терапии на частотах
молекулярного спектра оксида азота у больных стенокардией. - Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2009.№4. С.37-54.
3. Ignarro l.J., Cirino G., Casino A. Nitric oxide as signating molecule in the vascular system: an overview. - J. Cardiovasc. Pharmacol. 1999. P.879-886.
4. Киричук В.Ф., Головачева Т.В., Чиж А.Г. КВЧ-терапия. - Саратов: Изд-во СарГМУ. 1999. 360с.
