Способ лечения онкологических заболеваний с использованием газовых смесей кислорода и благородного газа аргона
METHOD FOR TREATMENT OF CANCER USING GASEOUS MIXTURES OF OXYGEN AND NOBLE ARGON GAS

Область техники.
Изобретение относится к медицине, к способу воздействия газовыми смесями на организм человека, использование предлагается для лечения онкологических заболеваний.
Предшествующий уровень техники.
В последние десятилетия в Российской медицине все более широко начинает использоваться применение благородных газов: гелия, неона, аргона, криптона, ксенона.
Р
Известно, что смеси кислорода и благородных газов (гелий, аргон, неон, криптон, ксенон) проявляют физиологическую активность в условиях нормального и повышенного давления. При исследовании влияния аргона на течение гипоксической гипоксии при нормальном давлении установлено, что аргон повышает устойчивость организма человека и млекопитающих к кислородному голоданию по сравнению с азотом (Pavlov B.N., Grigoriev A.I., Smolin V.V., Komardin I.P., Sokolov G.M., et. al., Hyperoxic, normoxic and hypoxic oxygen-argon gaseous mixtures influence on humans under different pressures and respiration times. VTN International Meeting on High Biology, 1997, St. Peterburg, p. 133-142; Шулагин Ю.А., Дьяченко А.И., Павлов Б.Н. Газообмен человека при физической нагрузке с использованием для дыхания и гипоксических КАС и КААС. Сб. докладов. "Индифферентные газы в водолазной практике, биологии и медицине". - М.: Изд-во "Слово", 2000, с. 207-214) в аналогичных по содержанию кислорода газовых смесях.
Гелий успешно применяется в медицине для лечения бронхоабструктивных заболеваний (бронхиальной астмы и т.д.) (Barach A.R., Science 1934, 80:593; Трошихин Г.В. Организм в гелиокислородной среде. - Ленинград: Наука, 1989, с. 157; Костылев Е.Г. Гелий-кислородная терапия в профилактике легочных осложнений у больных после операций на органах брюшной полости. А-т.док. дис. - М., 1991, с. 42). В России с 1999 г. благородный газ ксенон разрешен к применению в медицине, после чего его активно стали применять для лечения различных заболеваний.
На сегодня известны способы лечения следующих заболеваний с применением благородных газов:
Бронхиальная астма (Патент RU 2072241), наркотическая зависимость (Патент RU 2508923), инфаркт миокарда, грипп, стресс и прочее (Ксенон и инертные газы в медицине: Материалы конференции анестезиологов-реаниматологов медицинских учреждений МО РФ. - М.: ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 2008.), гепатита С (Патент RU 2489154).
Способы лечения различных заболеваний с использованием возможностей благородных газов объединяет почти полное отсутствие побочных эффектов.
Отто Варбург в 1931 г. получил Нобелевскую премию, за то, что доказал, что причина онкологических заболеваний - это замена в теле нормальной клетки дыхания с использованием кислорода на другой тип энергетики - ферментацию глюкозы, онкологическая клетка потребляет значительно меньше кислорода, чем здоровая клетка.
В работах некоторых ученых, в первую очередь профессора Павлова Б.Н.(ИМБП РАН Москва) показано свойство существенного увеличения эффективности потребления кислорода клетками организма при дыхании аргоново-кислородной смесью. Особенно этот эффект заметен при дыхании в условиях гипоксической гипоксии, т.е. когда содержание кислорода в дыхательной смеси менее 21%. («Лечебные дыхательные газовые смеси. Базовая концепция.» Павлов Б.Н. ИМБП РАН, Москва, 2000 г.; «Перспективы и возможности использования аргона и других индифферентных газов в медицинской практике» Павлов Б.Н., Дьяченко А.И., Солдатов П.Э., Шулагин Ю.А. г. Москва, ИМБП РАН, Москва; «Влияние инертных газов аргона и криптона на поглощение кислорода» В.Н. Ананьев, А.В. Аникиев ИМБП РАН, Москва).
Также в некоторых работах («Дискуссионные вопросы действия индифферентных газов на организм.» В.В. Довгуша. г. Санкт-Петербург 2011 г.) предложена теория воздействия аргонокислородных смесей на клетки организма, объясняющая эффект увеличения процесса окисления клетками за счет увеличения митохондриального и микросомального окисления, что приводит к увеличению в клетках концентрации активированных форм кислорода и первичных активных радикалов. А увеличение первичных свободных радикалов и активированных форм кислорода в клетке, должно приводить к поражению ими вирусов и раковых клеток.
В данном изобретении предлагается способ применения одного из благородных газов, а именно газа аргона в составе кислородно-аргоновых смесей для лечения онкологических заболеваний. Способ использует вышеописанные эффекты воздействия аргона, в составе кислородно-аргоновых смесей, на биологические клетки. Известно изобретение патент RU 2370269 «Способ лечения злокачественных опухолей и газовый состав (варианты) для его осуществления».
В этом изобретении при проведении комплексного лечения онкологических заболеваний кроме лекарственных препаратов противоопухолевого действия предлагается использовать барокамеру. В газовый состав атмосферы барокамеры, включающей воздух, вводить инертный газ или смесь инертных газов при соотношении составляющих, об %: воздух - (20-98,5)%; инертный газ или смесь инертных газов - остальное.
В этом изобретении действующим веществом, убивающим раковые клетки, выступают противоопухолевые лекарственные препараты. Назначение барокамеры и газовых смесей в ней «ослабление структурного взаимодействия и клеточного метаболизма в тканях опухоли» (Патент RU 2370269). Т.е. данное изобретение хоть и использует инертные газы для лечения онкологических заболеваний, но использует их не в качестве вещества убивающего раковые клетки. Тот состав дыхательных смесей с использованием инертных газов, который описан в изобретении, проявить эффективность воздействия на онкологические клетки, если и может, то в очень небольшом диапазоне. А именно, состав газовых смесей в предлагаемом изобретении, об % воздух (20 - 98,5) %, инертный газ (возьмем для примера аргон) все остальное т.е. (80 - 1,5) %. Итого, получающийся состав газовых смесей по данному изобретению (с учетом того, что газовый состав воздуха: азот 7 8% кислород 21%, аргон 1%) составит в об %: (азот 15,6, кислород 4,2, аргон 80,2)% - (азот 7 6,8, кислород 20,7, аргон 2,5)%. При использовании газовой смеси кислород/аргон для лечения онкологических заболеваний, для того, чтобы смесь эффективно работала, должно быть достаточно и кислорода, и аргона. В смеси по рассматриваемому изобретению (патент RU 2370269) в границах диапазона изменения состава смеси, в одном случае - кислорода 4,2%, аргона 80,2%, т.е. очень малое количество кислорода, в другом случае -кислорода 20,7%, аргона 2,5%, т.е. очень малое количество аргона. Т.е. при таких составах газовых смесей эффект увеличения воздействия на онкологические клетки под действием смеси кислород/аргон не проявится. Это на краях диапазона используемых смесей. Но ненамного лучше и в середине диапазона, а именно: воздух 50% - инертный газ 50%. В этом случае: азот 39%, кислород 11%, аргон 50%. Количество обоих газов кислорода 11% и аргона 50%, чуть ниже нижних границ этих веществ для эффективного их воздействия на онкологические клетки. Однако проведение лечебных процедур по указанному изобретению проводится внутри барокамеры под определенным давлением, поэтому, возможно, что за счет увеличения давления в какой-то узкой части в середине диапазона возможно проявление эффекта воздействия на онкологические клетки, но выяснение этого требует дополнительного исследования.
Кроме того, в рассматриваемом изобретении могут использоваться инертные газы гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. Для целей описываемого изобретения использование этих газов имеет определенный смысл. Но для цели повышения эффективности воздействия на онкологические клетки, большая часть этих газов не подходит. Из всех этих газов необходимым свойством обладает только газ аргон, либо смесь газов аргон/криптон, аргон/ксенон, аргон/криптон/ксенон при условии, что количество аргона в указанным смесях является доминирующим.
Известен патент RU 2291718 «Способ регуляции физиологического состояния биологического объекта смесями газов». Данный патент использует, в том числе дыхательные газовые смеси, в качестве одного из компонентов которых содержится кислород. Дыхательные газовые смеси могут содержать, в том числе инертные газы гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. Патент предлагает, в том числе циклический режим воздействия на организм.
Данное изобретение могло бы при соблюдении ряда условий использоваться для лечения онкологических заболеваний, т.к. данное изобретение обеспечивает в том числе активизацию окислительно-восстановительных процессов, протекающих в биологических объектах, и использует в составе лечебных газовых смесей, в том числе кислородно-аргоновые смеси.
Но в патенте написано, что изобретение предназначено для лечения бронхолегочных, сердечно-сосудистых и иных заболеваний, в том числе хронического характера, оказания первой медицинской помощи, например, при переохлаждении, дыхательной недостаточности, анестезии, реабилитационного средства в послеоперационный период для профилактики послеоперационных пневмоний и пр., снятия синдрома наркозависимости и в ряде других случаях для повышения общей резистентности организма. Данное назначение патента обусловлено тем, что идеей данного изобретения является воздействие на организм путем изменения сатурации/десатурации (насыщения/денасыщения) газовых смесей в клетках организма. Т.е. данный патент предлагает в качестве действующего воздействия так называемый «газовый массаж», когда воздействие на клетки организма производится частой сменой газового состава, в том числе дыхательных смесей, давления, что активизирует в клетках обменные процессы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является патент RU 2072241. «Способ формирования дыхательной газовой смеси и аппарат для его осуществления» Павлов Б.Н., Логунов А.Т. с соавт. В данном изобретении описан аппарат, с помощью которого можно формировать, в том числе широкий спектр дыхательных смесей с применением инертных газов: гелия, неона, аргона, ксенона, криптона. Возможно подогревание дыхательных смесей до +130°С. Минусы данного патента для целей предлагаемого изобретения:
- Авторы этого изобретения являлись первопроходцами данной технологии. Благодаря им, стали возможны успехи России в развитии технологии использования инертных газов в медицинских целях. Благодаря их работе, стал возможным и предлагаемый в настоящем изобретении способ лечения онкологических заболеваний. Рассматриваемый патент авторы создавали, чтобы показать необходимый структурный состав аппарата формирования дыхательных смесей с применением инертных газов. Показать способ формирования дыхательных газовых смесей, а значит и способ терапевтического воздействия с применением инертных газов для решения широкого перечня лечебных задач. Поэтому в данном патенте и не рассматривали методики лечения конкретных заболеваний, кроме использования гелия для оказания медицинской помощи пострадавшим при переохлаждении. Данный способ формирования дыхательной газовой смеси и данный аппарат имеют техническую способность лечения онкологических заболеваний по предлагаемому в настоящем изобретению способу, но авторы данного патента об этом еще не знали. А без знания необходимых конкретностей по составу дыхательных смесей и методике их применения использовать данный патент для лечения онкологических заболеваний не представляется возможным.
- Данный патент включает в себя подачу дыхательных смесей к маске пациента с объемной скоростью 3-120 л/мин, с возможностью работы по полуоткрытому и полузакрытому дыхательным контурам. Такая большая скорость подачи газа предполагает достаточно большой расход применяемых газов. Для целей рассматриваемого патента это было необходимо. А для лечения онкологических заболеваний для экономии используемых газов возможно применение меньшей скорости их расхода.
- Данный патент содержит возможность регулирования температуры газовой смеси от - 10 до +130°С для увеличения эффективности ее воздействия на организм. В предлагаемой технологии лечения онкологических заболеваний нагрев газа также применяется, но применяется для другой цели, которая будет изложена ниже.
Раскрытие изобретения.
Как уже было написано ранее, перед данным изобретением ставилась задача: Создание методики по лечению онкологических заболеваний с использованием свойств смеси инертных газов и кислорода увеличивать процесс окисления внутри биологических клеток, возможно за счет увеличения митохондриального и микросомального окисления.
Также ранее было показано, что свойство увеличения процесса окисления (увеличения проникновения кислорода в клетки организма) слабо проявляется у гелия, хорошо проявляется у аргона, еще лучше проявляется у криптона. («Изменение поглощения кислорода в замкнутом пространстве при дыхании инертными газами.» Ананьев В.Н. ИМБП РАН, Москва 2011 г.) Вероятно, еще лучше должно проявляется у ксенона, т.к. очевидно, что это свойство коррелирует с атомным весом инертных газов, а ксенон из этих газов обладает самым высоким атомным весом. Поэтому для целей данного изобретения было решено опробовать газы: аргон и криптон. Ксенон, в силу его высокой стоимости, опробование не проходил. В результате проведенных исследований автором изобретения было неожиданно выяснено, что свойством воздействия на онкологические клетки обладает только газ аргон. Криптон, по пока не выясненным причинам, либо совсем не обладает этим свойством, либо оно проявляется несравненно менее, чем у аргона. То, что криптон не обладает необходимыми свойствами для лечения онкологических заболеваний, позволяет предположить, что и газ ксенон также не обладает этим свойством. Причем, использование криптона, по-видимому, также и ксенона для лечения онкологических заболеваний возможно, но только при проведении комбинаторного лечения, и только в составе газовой смеси с аргоном, причем количество аргона в получаемой смеси должно быть доминирующим. Т.к. эта технология выходит за рамки предлагаемого изобретения, далее вопрос применения криптона и ксенона для лечения онкологических заболеваний в данном изобретении рассматриваться не будет.
Исследование кислородно-аргоновых смесей показало, что эффективное воздействие смеси на онкологические клетки начинается при соотношении газов кислород/аргон об %, (50:50)%. Повышение количества аргона в смеси увеличивает эффективность воздействия на онкологические клетки. Эффективность повышается до соотношения смеси кислород/аргон (15:85)%. При дальнейшем увеличении аргона, т.е при уменьшении кислорода в смеси менее 15%, эффективность начинает быстро падать. При этом свойство воздействия на онкологические клетки проявляется до соотношения кислород/аргон об % (12:88)%.
Для лечения онкологических заболеваний автором изобретения выбрано соотношение газов в смеси кислород/аргон об % (20:80)% и ниже, вплоть до (12:88)%.
Сделано это было из следующих соображений: диапазон количества аргона в смеси об % (80-85)% является наиболее эффективным, повышение количества аргона до 88% применяется потому, что повышение температуры газовой смеси вплоть до +130°С, увеличивает эффективность воздействия смеси на онкологические клетки, и увеличение диапазона до 88% является оправданным. Диапазон по кислороду 20%-12% вызывает эффект гипоксической гипоксии, но при таких значениях кислорода гипоксия переносится легко.
Общее время проведения дыхательных процедур в течение дня выбрано 80 мин. Сделано это также из соображений максимальной эффективности. Эффективность воздействия на онкологические клетки возрастает пропорционально длительности процедур, вплоть до 80 мин. в сутки. Дальнейшее увеличение общей длительности дыхательных процедур до 120 мин. уже не приводит к существенному повышению эффективности, но помогает бороться с привыканием онкологических клеток проводимому лечению. Время проведения одной процедуры выбрано 20 мин., как наиболее оптимальное. При проведении дыхательной процедуры, примерно 10 мин. уходит на то, чтобы заменить воздух внутри организма на лечебную дыхательную смесь. Поэтому делать длительность процедуры менее 10 мин. не желательно, но допустимо уменьшать даже до 5 мин., т.к. некоторые пациенты, особенно в начале лечения, плохо переносят длинные процедуры. А ограничение максимальной длительности одной процедуры до 20 мин. выбрано из соображений облегчения проведения процедур для пациентов. Хотя, если стремиться увеличить силу воздействия на онкологические клетки, можно было бы проводить одну большую процедуру на все 80 мин. Но пациентами такие длинные процедуры переносятся крайне тяжело.
Для экономии газов кислорода и аргона выбран полузакрытый режим дыхательного контура с контролем количества кислорода в нем с помощью газоанализатора кислорода. Общий минимальный расход газов выбран также из соображений экономии, 1 л/мин. Допустимо применение и полуоткрытого дыхательного контура в тех случаях, когда по-другому провести дыхательную процедуру не удается, например, для лечения животных. Также допустимо и применение закрытого дыхательного контура, что приводит к еще большей экономии входящих газов, особенно аргона, т.к. аргон, являясь инертным газом, для обменных процессов в организме не расходуется, и, в отличии от кислорода, тратится только на растворение в крови пациента во время процедуры. Но режим закрытого контура не допускает ни малейших ошибок, ни пациента, ни персонала. Неплотное прижимание маски к лицу, либо наличие минимальной не герметичности при сборке дыхательного контура приводит к попаданию воздуха в дыхательную смесь, что ухудшает состав дыхательной смеси, вплоть до полной непригодности ее для лечебной процедуры. Поэтому, т.к. аргон является достаточно дешевым газом, применение режима закрытого контура не имеет большого смысла.
Основной трудностью при лечении онкологических заболеваний является достаточно быстрое привыкание онкологических клеток к проводимому лечению, что приводит к полной потере эффективности применения лечебных процедур. Онкологические клетки привыкают к химиотерапии, также способны привыкать и к предлагаемому способу лечения онкологических заболеваний с помощью кислородно-аргоновых дыхательных смесей. У онкологических клеток различают такой показатель как степень злокачественности. Этот показатель тем выше, чем выше отличие онкологических клеток от здоровых. Чем выше степень злокачественности, тем клетки более агрессивные, тем быстрее онкологические клетки привыкают к проводимому лечению. Для борьбы с привыканием онкологических клеток к проводимому лечению, в данном изобретении предлагается использование технологии нагрева дыхательной смеси до 40-130°С.
Автором эта технология лечения онкологических заболеваний применялась для лечения различных видов онкологических заболеваний у животных и людей. Применение данного способа лечения онкологических заболеваний наиболее эффективно для заболеваний с низкими степенями злокачественности. При максимальных показателях злокачественности применение данного способа лечения онкологических заболеваний малоэффективно, т.к. привыкание наступает очень быстро.
Литература:
1. Патент RU 2072241. Способ формирования дыхательной газовой смеси и аппарат для его осуществления.
2. Патент RU 2291718. Способ регуляции физиологического состояния биологического объекта смесями газов.
3. Патент RU 2508923. Способ восстановления работоспособности человека после физических и психоэмоциональных нагрузок.
4. Патент RU 2165270. Способ лечения наркотических зависимостей
5. Патент RU 2235563. Способ повышения работоспособности
6. Патент RU 2436602. Способ ингаляции и устройство для его осуществления.
7. Патент RU 2370269. Способ лечения злокачественных опухолей и газовый состав (варианты) для его осуществления.
8. «Ксенон и инертные газы в медицине» Материалы конференции анестезиологов-реаниматологов медицинских учреждений МО РФ. - М.: ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 2008.
9. Патент RU 2489154. Способ лечения вирусных гепатитов.
10. Патент RU 2232013. Способ воздействия газовых смесей на организм.
11. «Дискуссионные вопросы действия индифферентных газов на организм.» В.В. Довгуша. г. Санкт-Петербург 2011 г.
12. «Перспективы и возможности использования аргона и других индифферентных газов в медицинской практике» Павлов Б.Н., Дьяченко А.И., Солдатов П.Э., Шулагин Ю.А. ИМБП РАН, Москва
13. «Лечебные дыхательные газовые смеси. Базовая концепция» Павлов Б.Н. ИМБП РАН, Москва 2000 г.
14. «Влияние инертных газов аргона и криптона на поглощение кислорода» В.Н. Ананьев, А.В. Аникиев ИМБП РАН, Москва
15. «Изменение поглощения кислорода в замкнутом пространстве при дыхании инертными газами» Ананьев В.Н. ИМБП РАН, Москва 2011 г.