СПОСОБ НОРМАЛИЗАЦИИ ИЗМЕНЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СТАТУСА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
METHOD OF NORMALISING ALTERED INDICES OF METABOLIC STATUS IN EXPERIMENT

Изобретение относится к медицине, в частности к терапии и экспериментальной медицине, может быть использовано для нормализации основных показателей метаболизма у соматических больных.
В возникновении многих форм патологии человека важную роль играет чрезмерная по интенсивности или длительности стрессорная реакция, вызванная различными факторами окружающей среды (Судаков К.В. Стресс: постулаты, анализ с позиций общей теории функциональных систем // Патол. физиол. и эксперим. терапия. - 1992. - №4. - С.86-93).
В современной научной литературе стресс рассматривается как реакция напряжения, возникающая в связи с действием факторов, угрожающих благополучию организма и требующих интенсивной мобилизации его адаптационных возможностей со значительным превышением диапазона повседневных колебаний. При этом в зависимости от характера, силы и продолжительности стрессирующего воздействия, конкретной стрессорной ситуации, исходного состояния организма и его функциональных резервов течение стрессорной реакции варьирует, особенно в отношении вовлечения в процесс межсистемных связей целостного организма (Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981. - 425 с.).
Стресс-реакция - это генерализованная реакция организма. В связи с этим в ее формировании особо существенную роль играют межсистемные связи, в первую очередь, реализующиеся между нервной, гуморальной и висцеральными системами организма (Бондаренко О.М., Манухина Е.Б. Влияние различных методик стрессирования и адаптации на поведенческие и соматические показатели у крыс // Бюлл. экспер. биологии и медицины. - 1999. - №8. - C.157-160).
Эндокринная система, а также системы кровообращения, гемостаза и гепаторенальная системы, проаксидантно-антиоксидантная активность крови отличаются высокой реактивностью и играют первостепенную роль в адаптационных перестройках функционального состояния организма (Ведяев Ф.П., Воробьева Т.М. Модели и механизмы эмоциональных стрессов. - Киев: Здоровья, 1983. - 135 с.). Это определяет практически немедленное вовлечение данных систем в стрессорные реакции организма. При быстром течении стрессорных реакций показатели метаболической активности внутренней среды организма во многих случаях являются наиболее информативными критериями изменений состояния организма (Тигранян Р.А. Гормонально-метаболический статус организма при экстремальных воздействиях. М.: Наука, 1990).
Центральная организация эмоциональных и аффективных реакций, значение в их реализации структур гипоталамуса и лимбической системы предопределяют неразрывную в естественных условиях связь острых и хронических стрессов с изменениями состояния аппарата регуляции вегетативных функций организма и гомеостатических показателей внутренней среды организма (Слепушкин В.Д., Васильев С.В. Оптимизация метаболизма у больных в критических состояниях // Вест. Рос. АМН, 1997, №10, 59-61).
Таким образом, в случаях когда физиологическая реакция приобретает характер стрессорной, к числу наиболее ранних признаков этого перехода являются изменения вегетативных компонентов. При этом основные показатели метаболического статуса приобретают существенную значимость для диагностирования острых и хронических стрессов (Ушакова Т.А., Лавров В.А., Елагина Л.В. Метаболический дисбаланс как критерий степени тяжести обожженных. Сб. науч. трудов конференции «Комбустиология на рубеже веков», Голицыно, 2000, с.73).
Известно, что к основным характеристикам метаболического статуса организма относятся показатели электролитного, липидного, углеводного обменов, показатели обмена азотистых соединений, трансаминаз и лактатдегидрогеназы (Куимов А.Д., Федорова Е.Л., Бондарева З.Г. Метаболический статус женщин молодого и среднего возраста, страдающих ишемической болезнью сердца // Российский кардиологический журнал, №6, 2003, с.7-13).
Таким образом, очевидна необходимость совершенствования методов нормализации измененных показателей метаболического статуса и поиска новых альтернативных терапевтических и экспериментальных подходов.
Существующие в настоящее время медикаментозные методы коррекции метаболической активности нередко оказываются недостаточно эффективными, требуют тщательного лабораторного и клинического контроля во время применения, имеют широкий спектр противопоказаний и побочных эффектов. Многие авторы отмечают высокую стоимость медикаментозного лечения (Усенко В.А. Фармацевтический маркетинг, ценовая политика фармацевтических фирм // Провизор. - 1999. - №21. - С.34-35).
2
2
Новым перспективным и доступным методом лечения широкого круга заболеваний является терагерцовая терапия. Терагерцовый диапазон частот (100 ГГц - 10 ТГц) интересен тем, что именно в нем, в основном, сосредоточены частотные спектры поглощения и излучения важнейших клеточных метаболитов - NO, O, CO, CO, ОН- и др. (Бецкий О.В., Креницкий А.П. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития нового направления в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - №12. - С.3-6).
Фундаментальной основой функционирования сложных биологических систем являются молекулы-метаболиты, стабильные и строго воспроизводимые молекулярные структуры биосреды. Поэтому детерминированное управление их реакционной способностью излучением, совпадающим со спектрами их излучения и поглощения, делает возможным регуляцию их процесса метаболизма в биосреде. Анализ биомедицинских эффектов электромагнитного излучения на частотах молекулярных спектров атмосферных газов-метаболитов показывает прямую связь спектров заданного метаболита и его свойств в биосреде. Это соответствует представлениям о веществе и поле как о единой системе (Бецкий О.В., Креницкий А.П. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития нового направления в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - №12. - С.3-6).
Так, показано благоприятное влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах клеточных метаболитов на динамику показателей микроциркуляции, гемостаза и фибринолиза, что может играть важную роль в профилактике нарушений функционального состояния тромбоцитов и гиперкоагуляции у больных инфарктом миокарда, стенокардией, сосудистыми заболеваниями головного и спинного мозга (Паршина С.С., Киричук В.Ф., Головачева Т.В. и др. Первый опыт клинического применения электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра оксида азота // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, №11, с.44-54; Паршина С.С. Клинические особенности использования ТГЧ-терапии - NO у больных стенокардией // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2006, №1-2, с.4-11; Бецкий О.В., Креницкий А.П. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития нового направления в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №12, с.3-6).
2
Авторами впервые предложен способ нормализации измененных показателей метаболического статуса организма в условиях хронического эксперимента путем воздействия на область грудины ежедневно в течение 5 дней подряд по 30 минут терагерцовыми волнами на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см.
Изучали образцы крови 60 белых беспородных крыс-самцов массой 180-220 г. В качестве модели, имитирующей нарушения метаболического статуса у белых крыс-самцов, применяли хронический иммобилизационный стресс - фиксация крыс в положении на спине в течение 3 часов, ежедневно, в течение 5 дней (Киричук В.Ф., Антипова О.Н., Креницкий А.П., Тупикин В.Д., Майбородин А.В., Бецкий О.В., Иванов А.Н., Цымбал А.А., Помошникова О.И. Способ профилактики и коррекции стрессорных повреждений организма. Патент РФ №2284837 от 10 октября 2006 года).
Исследование проводилось в 5 группах животных по 12 особей в каждой: 1 группа - контрольная - интактные животные; 2 группа - группа сравнения, животные в состоянии хронического иммобилизационного стресса (ежедневная иммобилизация 5 дней подряд, по 3 часа); 3, 4 и 5 группы - опытные, в которых животные подвергались ежедневному в течение 5-ти дней облучению по 5, 15 и 30 минут соответственно на фоне хронической иммобилизации (то есть на фоне развития хронического стресса).
Для устранения влияния сезонной и циркадной зависимости на показатели метаболической активности крови эксперименты проводились в осенний период в первой половине дня. Все животные при проведении эксперимента находились в одинаковых условиях.
Забор крови для исследования основных показателей метаболического статуса белых крыс-самцов осуществляли в пластиковые пробирки путем пункции сердца.
Биохимические исследования основных характеристик метаболического статуса, в частности липидного, углеводного обменов, показателей обмена азотистых соединений, трансаминаз и лактатдегидрогеназы, выполнялись на автоматическом биохимическом анализаторе Vitalab Flexor «E» (Vital Scientific, Голландия).
2
Ежедневное в течение 5-ти дней облучение области мечевидного отростка грудины животных, находящихся в состоянии хронического иммобилизационного стресса, проводилось электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц, при плотности мощности - 0,2 мВт/см, заданной генератором КВЧ-NO, разработанным впервые в ОАО «Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры» (г. Саратов) совместно с ФГУП «НПП-Исток» г.Фрязино и Медико-технической ассоциацией КВЧ г. Москва (Патент на полезную модель №66961, «Аппарат для воздействия электромагнитными волнами крайне высокой частоты», 10 октября 2007 г.).
Структура молекулярного терагерцового спектра электромагнитного излучения оксида азота формируется в нем в соответствии с методами, предложенными и реализованными в квазиоптическом КВЧ генераторном комплексе моделирования детерминированных шумов для биофизических исследований, разработанном в ОАО «Центральный научно-исследовательский институт измерительной аппаратуры» г. Саратов (Креницкий А.П., Майбородин А.В., Бецкий О.В., Киричук В.Ф. Квазиоптический КВЧ генераторный комплекс моделирования детерминированных шумов для биофизических исследований // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2001, №2, с.17-24).
При анализе результатов исследования показано, что у крыс, находящихся в состоянии хронического иммобилизационного стресса, наблюдались статистически достоверные по сравнению с группой интактных животных изменения в метаболическом статусе, что выражалось в увеличении концентрации глюкозы, снижении концентрации общего белка, в том числе альбумина, увеличении количества триглицеридов и трансаминаз-аспартатаминотрансферазы (ACT), аланинаминотрансферазы (АЛТ) и общей активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ), нарастании уровня мочевины и креатинина (таблицы 1, 2).
Таким образом, эфферентным звеном хронической стресс-реакции является возникновение целого комплекса метаболических и функциональных расстройств, что требует, несомненно, коррекции (таблицы 1, 2).
2
Воздействие терагерцовым облучением на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см ежедневно в течение 5-ти дней по 5 минут на животных, находящихся в состоянии хронического стресса, не вызывает статистически значимых изменений исследуемых показателей метаболического статуса. Об этом свидетельствует отсутствие статистически достоверных различий основных изучаемых метаболических параметров, характеризующих гомеостаз организма, данной группы по сравнению с группой животных, находящихся в состоянии иммобилизации. В то же время отмечались статистически значимые различия в исследуемых показателях по сравнению с данными контрольной группы (таблицы 1, 2).
2
Обнаружено, что при облучении на фоне хронического стресса электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см ежедневно в течение 5-ти дней по 15 минут наблюдается частичная, но более выраженная, чем при 5-минутном режиме облучения, нормализация метаболического статуса, так, статистически достоверно восстанавливается уровень триглицеридов, в то время как все другие исследуемые метаболические показатели статистически достоверно отличаются от данных группы контроля (таблицы 1, 2).
2
У хронически стрессированных крыс-самцов, при применении терагерцового облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см ежедневно в течение 5-ти дней по 30 минут, наблюдается полное восстановление всех показателей, характеризующих метаболическую активность внутренней среды организма. При этом изучаемые показатели липидного, углеводного обменов, основные показатели обмена азотистых соединений, трансаминазы (ACT и АЛТ) и лактатдегидрогеназа полностью нормализовались и статистически достоверно не отличалась от данных группы контроля. Представленные данные указывают на то, что при данном режиме облучения происходит полная нормализация метаболической активности организма (таблицы 1, 2).
2
Таким образом, ежедневное в течение 5 дней терагерцовое облучение на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см по 30 минут является оптимальным режимом для нормализации основных метаболических параметров гомеостаза в эксперименте (таблицы 1, 2).
Пример 1
У интактной крысы 1 были определены основные показатели, характеризующие метаболический статус: уровень глюкозы крови - 4,01 ммоль/л, общего белка - 97,1 г/л, альбумина - 33,4 г/л, концентрация показателей обмена азотистых соединений составила креатинина - 72,3 мкмоль/л, мочевины - 5,2 ммоль/л; уровень триглицеридов - 1,44 ммоль/л. Активность трансаминаз у интактной крысы 1 была следующая: ACT - 170,1 МЕ/л, АЛТ - 102,3 МЕ/л; а общая активность ЛДГ составила - 210,2 МЕ/л.
Затем животное было подвергнуто хроническому иммобилизационному стрессу, то есть подвергалось 3-часовой иммобилизации ежедневно, в течение 5 дней подряд. В ходе развития стресс-реакции зарегистрированы статистически достоверные изменения метаболической активности у крысы 1, что выражается в повышении концентрации глюкозы - 10,0 ммоль/л, снижении уровня общего белка - 64,3 г/л и альбумина - 24,3 г/л, повышении уровня креатинина - 97,2 мкмоль/л, мочевины - 16,3 ммоль/л и триглицеридов - 3,0 ммоль/л. Активность трансаминаз и ЛДГ у стрессированной крысы резко повышались и составляли: ACT - 500,0 МЕ/л, АЛТ - 400,0 МЕ/л; а общая активность ЛДГ - 555,2 МЕ/л.
2
Далее стрессированное животное облучалось ежедневно в течение 5-ти дней по 30 минут электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см. В образце крови крысы, подвергнутой ежедневному облучению, обнаружена статистически достоверная нормализация всех изучаемых показателей метаболизма, в частности уровень глюкозы крови составил - 4,88 ммоль/л, общего белка - 91,3 г/л, альбумина - 33,3 г/л, концентрация показателей обмена азотистых соединений составила креатинина - 80,1 мкмоль/л, мочевины - 6,4 ммоль/л; уровень триглицеридов - 1,50 ммоль/л. Активность трансаминаз у облученной крысы 1 была следующая: ACT - 179,3 МЕ/л, АЛТ - 115,6 МЕ/л; а общая активность ЛДГ составила - 213,2 МЕ/л.
Указанные факты свидетельствуют о восстановлении измененного метаболического статуса организма в эксперименте.
2
Таким образом, способ нормализации измененных показателей метаболического статуса в эксперименте заключается в том, что в условиях хронического иммобилизационного стресса ежедневно в течение 5-ти дней по 30 минут облучают область мечевидного отростка грудины крыс электромагнитными волнами терагерцового диапазона молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота на частотах 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности - 0,2 мВт/см.
Таблица 1
Изменения показателей углеводного, белкового и липидного обменов у крыс-самцов при хроническом стрессе и воздействии электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц
Показатели
Интактные животные (n=12)
Стресс (n=12)
Облучение на фоне стресса в течение
5 минут (n=12)
15 минут (n=12)
30 минут (n=12)
Уровень глюкозы плазмы крови, ммоль/л
4,0 (3,23; 5,14)
9,77 (6,0; 11,2) Р<sub>1</sub><0,01
7,84 (5,42; 10,1) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub>>0,05
5,81 (4,22; 7,11) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05
4,88 (3,22; 6,01) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05; P<sub>4</sub><0,05
Общий белок, г/л
95,3 (79,3; 118,1)
69,3 (52,1; 87,8) P<sub>1</sub><0,01
72,2 (60,1; 85,7) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub>>0,05
79,3 (70,1; 85,5) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05
90,0 (69,3; 116,2) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,01; P<sub>3</sub><0,05; P<sub>4</sub><0,05
Уровень альбумина, г/л
32,7 (26,4; 37,4)
26,3 (24,4; 30,2) Р<sub>1</sub><0,05
27,4 (24,2; 31,1) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub>>0,05
30,0 (25,4; 34,4) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05
34,9 (26,0; 39,1) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05; P<sub>4</sub><0,05
Креатинин, мкмоль/л
77,4 (51,2; 86,3)
93,3 (71,4; 110,2) Р<sub>1</sub><0,05
90,0 (74,3; 99,7) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub>>0,05
84,4 (63,6; 94,4) Р<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05
80,0 (55,9; 89,1) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05; P<sub>4</sub><0,05
Мочевина, ммоль/л
5,3 (3,3; 8,6)
13,2 (9,3; 17,4) Р<sub>1</sub><0,05
11,0 (7,2; 14,4) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub>>0,05
8,4 (6,3; 10,1) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub><0,05; P<sub>3</sub><0,05
6,1 (3,7; 9,2) Р<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05; Р<sub>4</sub><0,05
Уровень триглицеридов, ммоль/л
1,47 (1,1; 2,8)
2,99 (1,7; 3,1) Р<sub>1</sub><0,05
2,89 (1,80; 2,97) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub>>0,05
1,74 (1,2; 2,83) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05
1,63 (1,1; 2,71) P<sub>1</sub>>0,05; Р<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05; Р<sub>4</sub>>0,05
Примечание
В каждом случае приведены средняя величина (медиана), нижний и верхний квартили (25%,75%) из соответствующего числа измерений
Р<sub>1</sub> - по сравнению с группой интактных животных
Р<sub>2</sub> - по сравнению с группой животных, подвергнутых хроническому стрессу
Р<sub>3</sub> - по сравнению с группой животных, подвергнутых 5-минутному облучению на фоне стресса
Р<sub>4</sub> - по сравнению с группой животных, подвергнутых 15-минутному облучению на фоне стресса
Таблица 2
Изменения активности основных трансаминаз и лактатдегидрогеназы у крыс-самцов при хроническом стрессе и воздействии электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц
Показатели
Интактные животные (n=12)
Стресс (n=12)
Облучение на фоне стресса в течение
5 минут (n=12)
15 минут (n=12)
30 минут (n=12)
ACT, МЕ/л
173,0 (151,0; 240,0)
469,9 (288,3; 510,1) Р<sub>1</sub><0,01
432,1 (300,1; 507,7) P<sub>1</sub><0,01; P<sub>2</sub>>0,05
333,4 (200,4; 411,5) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05
181,4 (160,0; 251,0) P<sub>1</sub>>0,05; Р<sub>2</sub><0,01; P<sub>3</sub><0,01; P<sub>4</sub><0,05
АЛТ, МЕ/л
104,2 (81,1; 136,7)
380,1 (255,3; 454,1) Р<sub>1</sub><0,01
321,1 (240,1; 432,1) P<sub>1</sub><0,01; P<sub>2</sub>>0,05
222,8 (164,0; 301,2) P<sub>1</sub><0,05; P<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05
115,7 (84,4; 140,3) P<sub>1</sub>>0,05; P<sub>2</sub><0,01; P<sub>3</sub><0,01; P<sub>4</sub><0,05
Общая активность ЛДГ, МЕ/л
212,0 (188,1; 368,7)
454,2 (323,3; 570,1) Р<sub>1</sub><0,01
422,5 (302,1; 484,2) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub>>0,05
332,1 (205,2; 389,3) P<sub>1</sub><0,05; Р<sub>2</sub><0,05; Р<sub>3</sub><0,05
222,0 (180,4; 354,3) P<sub>1</sub>>0,05; Р<sub>2</sub><0,01; P<sub>3</sub><0,01; Р<sub>4</sub><0,05
Примечание: те же, что и к таблице 1
ACT - аспартатаминотрансфераза
АЛТ - аланинаминотрансфераза
ЛДГ - лактатдегидрогеназа