Способ нормализации активности антиоксидантной системы в эксперименте

Изобретение относится к экспериментальной медицине и предназначено для нормализации активности антиоксидантной системы крови. В условиях острого иммобилизационного стресса облучают область грудины терагерцовыми волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут. Способ позволяет добиться нормализации активности антиоксидантной системы крови в условиях эксперимента. 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для нормализации активности антиоксидантной системы крови.

Проблема адекватной терапии острых постстрессовых заболеваний человека (ишемической болезни сердца, нестабильной стенокардии, острого инфаркта миокарда, острого нарушения мозгового кровообращения, тромбоэмболии легочной артерии, ДВС-синдрома, тромбофилий) остается актуальной как для клинической медицины, так и фундаментальных исследований. Значимость этих заболеваний связана с их широким распространением и той ролью, которую играют эти заболевания в смертности и инвалидизации населения, в экономическом ущербе для страны (Миняев В.А., Вишняков Н.И. Общественное здоровье и здравоохранение // Москва: «МЕДпресс-информ», 2002). Одним из основных патогенетических механизмов острых и хронических стресс-реакций является нарушение структуры и функций биологических мембран клеток и тканей, дезорганизация четко консолидированных висцеральных систем организма (Steptol A. Stress and illness // Psychologist, 1993, №6, Р.76-82).

Доказано, что сигналом запуска стресс-реакции служит стереотипное и биологически важное изменение внутренней среды клетки, организма. Таким сигналом служит смещение прооксидантно-антиоксидантного равновесия в направлении активации процесса перекисного окисления липидов в биологических мембранах и жидкостях (Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Успехи современной биологии, 1991, том 111, выпуск 6, с.923-931). Под влиянием чрезвычайных раздражителей процессы биологического окисления и липопероксидации закономерно усиливаются, а также происходит значительное угнетение функциональной активности ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы (Голиков А.П., Бойцов С.А., Михин В.П. Свободнорадикальное окисление и сердечно-сосудистая патология: коррекция антиоксидантами // Лечащий врач, 2003, №4, с.70-74; Сологуб Т.В., Романцов М.Г., Кремень Н.В., Бизенкова М.Н. Свободнорадикальные процессы и воспаление (патогенетические, клинические и терапевтические аспекты): Учебное пособие. - М.: Академия естествознания, 2008).

В настоящее время доказана роль стресса как одного из основных этиологических факторов развития ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонической болезни и многих других заболеваний (Берсудский С.О. Общий адаптационный синдром // В кн. Общая патология. - Саратов: Изд-во Саратовского медицинского университета, 2002, с.79-84). В частности, наблюдаемое у больных с сердечно-сосудистой патологией угнетение антиоксидантной активности крови закономерно сопровождается дестабилизацией клеточных мембран, активацией перекисного окисления липидов, расстройствами гемостаза, фибринолиза, активацией калликреин-кининовой системы, системы комплимента, нарушением васкуляризации, оксигенации и трофики тканей и требует, несомненно, коррекции (Голиков А.П., Бойцов С.А., Михин В.П. Свободнорадикальное окисление и сердечно-сосудистая патология: коррекция антиоксидантами // Лечащий врач, 2003, №4, с.70-74; Чазов Е.И. Болезни сердца и сосудов. Руководство для врачей. М: Медицина, 1992). Следует отметить, что одним из важных звеньев патогенеза атеросклероза является нарушение прооксидантно-антиоксидантного равновесия. По мере прогрессирования заболевания возрастает содержание промежуточных продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови, а антиокислительная активность уменьшается, что свидетельствует об угнетении в организме функциональной активности антиоксидантной системы (Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В. Интенсификация свободно-радикального окисления - типовой процесс дезинтеграции клеточных структур в условиях патологии // В кн.: Типовые патологические процессы. Под общ. ред. проф. Н.П. Чесноковой. - Саратов, 2001. - С.121-172; Демитриев Л.Ф. Биохимические аспекты атерогенеза: роль антиоксидантов // Терапевтический архив, 1995, №12, с.73-77).

Нормализация уровня активности антиоксидантной системы, ее ферментного и неферментного звеньев, у больных ИБС стабилизирует течение атеросклероза и способствует клинической ремиссии заболевания (Амосова Е.Н. Метаболическая терапия повреждений миокарда, обусловленного ишемией. Новый подход к лечению ишемической болезни сердца и сердечной недостаточности // Украинский кардиологический журнал, 2000, №4, с.86-92; Чазов Е.И. Болезни сердца и сосудов. Руководство для врачей. М: Медицина, 1992).

Следовательно, нормализация активности антиоксидантной системы является патогенетически обоснованной (Руксин В. В. Неотложная кардиология. - М.: Изд-во «Лаборатория Базовых Знаний», 2003, 521 с.).

До последнего времени большинство исследователей применяли методы медикаментозной коррекции указанных изменений, вызываемых стрессом. Вместе с тем использование лекарственных препаратов, наряду с желаемым эффектом, нередко сопровождается развитием тяжелых побочных и аллергических реакций (Steptol A. Stress and illness // Psychologist, 1993, vol.6, p.76-78).

Новым перспективным и доступным методом лечения сердечно-сосудистых заболеваний является терагерцовая терапия. Так, многочисленными исследованиями 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 острым 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).

Нами впервые предложен способ нормализации активности антиоксидантной системы путем воздействия на область грудины терагерцовыми волнами на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут.

Изучали образцы сыворотки крови 75 белых беспородных крыс-самцов массой 180-220 г. В качестве модели, имитирующей угнетение антиоксидантной активности крови, применяли трехчасовой иммобилизационный стресс, в частности острый вариант - жесткая фиксация крыс в положении на спине в течение 3 часов (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 15 особей в каждой: 1 группа - контрольная - интактные животные; 2 группа - группа сравнения, животные в состоянии иммобилизационного стресса; 3, 4 и 5 группы - опытные, в которых животные подвергались однократному облучению в течение 5, 15 и 30 минут соответственно на фоне иммобилизации. Для устранения влияния сезонной и циркадной зависимости на показатели антиоксидантной активности крови эксперименты проводились в осенний период в первой половине дня. Все животные при проведении эксперимента находились в одинаковых условиях.

Однократное облучение области мечевидного отростка грудины животных, находящихся в состоянии острого 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/см², заданной генератором KBЧ-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. 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).

Забор крови для исследования осуществляли в пластиковые пробирки путем пункции сердца. В качестве стабилизатора крови использовался 3,8% раствор цитрата натрия в соотношении 9:1. Интегративными показателями состояния активности антиоксидантной системы крови при остром иммобилизационном стрессе явились перекисная резистентность эритроцитов (Покровский А.А., Абрамова А.А., 1964), активность клеточных фракций высокомолекулярных соединений ферментативного звена - супероксиддисмутазы (СОД) (Frid R., 1975) и каталазы (Conen J., Dembuk D., Markec J.), низкомолекулярных соединений неферментного звена - общих сульфгидрильных групп (Фоломеев В.Ф, 1981) и витамина Е в сыворотке крови (Габриэлян Н.И., Левицкий Э.Г., Щербакова О.И., 1983).

При анализе результатов исследования показано, что у крыс, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса, наблюдалось резкое угнетение как ферментативного, так и неферментного звеньев антиоксидантной системы. Это выражалось в значительном изменении активности супероксиддисмутазы и каталазы в эритроцитах, снижении количества общих сульфгидрильных групп и витамина Е в сыворотке крови. Также выявлено прогрессивное уменьшение перекисной резистентности эритроцитов, что проявлялось в увеличении количества гемолизированных эритроцитов (таблица).

Таким образом, при остром иммобилизационном стрессе возникает выраженная недостаточность ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной защиты клеток (таблица).

Воздействие терагерцового излучения на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 5 минут на животных, находящихся в состоянии стресса, не вызывает значительного изменения исследуемых показателей антиоксидантной системы крови. Об этом свидетельствует отсутствие статистически достоверных различий основных параметров антиоксидантной активности крови данной группы по сравнению с данными группы животных, находящихся в состоянии стресса. В то же время отмечались статистически значимые различия в исследуемых показателях по сравнению с данными контрольной группы (таблица).

Показано, что при воздействии на животных на фоне иммобилизационного стресса электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 15 минут наблюдается частичная, но более выраженная, чем при 5-минутном режиме облучения, нормализация активности антиоксидантов, что проявляется в частичном восстановлении антиоксидантных свойств крови (таблица).

При воздействии терагерцовым излучением на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут наблюдается полное восстановление функциональной активности антиоксидантной системы крови. При этом активность супероксиддисмутазы и каталазы в эритроцитах, количество общих сульфгидрильных групп и витамина Е в сыворотке крови полностью нормализовалось и статистически достоверно не отличалось от данных группы контроля. Представленные данные указывают на то, что при данном режиме облучения происходит полная нормализация антиоксидантной активности крови.

Таким образом, терагерцовое излучение на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут является оптимальным режимом для нормализации нарушенных антиоксидантных свойств крови. Также следует отметить, что именно 30-минутное воздействие электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц в максимальной степени лимитирует развитие различных стрессорных реакций, что также послужило основанием для выбора данного временного параметра как основного, при нормализации активности антиоксидантной системы в условиях стресса (Киричук В.Ф, Антипова О.Н., Иванов А.Н. и др. Антистрессорное действие электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот молекулярного спектра оксида азота // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, №11, с.12-20; Киричук В.Ф, Иванов А.Н., Антипова О.Н. и др. Влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра оксида азота на тромбоциты белых крыс при иммобилизационном стрессе // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, №11, с.4-11).

Пример 1

У интактной крысы 1 была определена активность антиоксидантной системы крови по следующим показателям: сульфгидрильные группы - 2,01 ммоль/л (сыворотка крови), витамин Е - 20,11 ед. опт. плот./мл (сыворотка крови), активность каталазы - 3,44 мкЕ/л (эритроциты) и супероксиддисмутазы - 373,81 у.е./мл (эритроциты). Перекисная резистентность эритроцитов составила 1,57%.

Затем животное было подвергнуто острому трехчасовому иммобилизационному стрессу. В ходе развития острой стресс-реакции зарегистрировано статистически значимое угнетение антиоксидантной системы ее ферментного звена - активность каталазы составила 8,02 мкЕ/л (эритроциты), а супероксиддисмутазы - 246,23 у.е./мл (эритроциты) и неферментного - количество сульфгидрильных групп составило 0,84 ммоль/л (сыворотка крови), а витамина Е - 11,71 ед. опт. плот./мл (сыворотка крови). Перекисная резистентность эритроцитов составила 3,24%.

Далее животное облучалось электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут. В образце крови крысы, подвергнутой облучению, обнаружена статистически достоверная нормализация активности антиоксидантной системы: сульфгидрильные группы - 1,82 ммоль/л (сыворотка крови), витамин Е - 18,86 ед. опт. плот./мл (сыворотка крови), активность каталазы - 4,0 мкЕ/л (эритроциты) и супероксиддисмутазы - 351,22 у.е./мл (эритроциты). Перекисная резистентность эритроцитов составила 2,0% Указанные данные свидетельствуют о полной нормализации активности антиоксидантной системы.

Таким образом, способ нормализации активности антиоксидантной системы под влиянием электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 минут может быть использован в кардиологии как новый метод эффективной коррекции и нормализации активности антиоксидантной системы - ее ферментного и неферментативного звена, в частности у больных ИБС.

Таблица
Состояние активности антиоксидантной системы крови при остром иммобилизационном 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=15)	Стресс (n=15)	Облучение на фоне стресса в течение
5 минут (n=15)	15 минут (n=15)	30 минут (n=15)
SH-группы, ммоль/л (сыворотка крови)	2,01 (1,62; 2,74)	0,84 (0,71; 1,15) P1<0,05	0,81 (0,84; 1,22) Р1<0,05; P2>0,05	1,11 (0,84; 1,22) P1<0,05; P2<0,05	1,82 (1,64; 2,12) P1>0,05; P2<0,05; P3<0,05; P4<0,05
Каталаза, мкЕ/л (эритроциты)	3,44 (2,80; 3,77)	8,02 (7,01; 8,87) P1<0,01	7,88 (6,23; 8,84) P1<0,05; P2>0,05	6,22 (5,44; 6,84) P1<0,05; P2<0,05	4,0(3,55; 4,22) P1>0,05; P2<0,01; P3<0,05; P4<0,05
СОД, у.е./мл (эритроциты)	373,81 (320,1; 398,1)	246,23 (220,1;264,2) P1<0,01	250,01 (242,1; 290,1) P1<0,05; P2>0,01	285,5 (270,1; 301,1) P1<0,05; P2<0,01	351,22 (321,5; 382,6) P1>0,05; P2<0,01; P3<0,01; P4<0,01
ПРЭ, % (эритроциты)	1,57 (1,27; 1,88)	3,24 (3,01; 4,44) P1<0,05	3,16 (2,77; 3,91) P1<0,05; P2>0,05	3,09 (2,85; 3,64) P1<0,05; P2>0,05	2,00 (1,44; 2,41) P1>0,05; P2<0,05; P3<0,05; P4<0,05
Витамин Е, ед. опт. плот./мл (сыворотка крови)	20,11 (16,1; 22,4)	11,71 (8,24; 14,66) P1<0,01	11,53 (10,1; 14,8) P1<0,05; P2>0,05	14,22 (12,2; 16,8) P1<0,05; P2<0,05	18,86 (16,3; 20,2) P1>0,05; P2<0,01 P3<0,05; P4<0,05
Примечание:
SH - сульфгидрильные группы,
СОД - супероксиддисмутаза,
ПРЭ - перекисная резистентность эритроцитов. В каждом случае приведены средняя величина (медиана), нижний и верхний квартили (25%,75%) из соответствующего числа измерений.
P1 - по сравнению с группой интактных животных;
P2 - по сравнению с группой животных, подвергнутых иммобилизационному стрессу;
P3 - по сравнению с группой животных, подвергнутых 5-минутному облучению на фоне стресса;
P4 - по сравнению с группой животных, подвергнутых 15-минутному облучению на фоне стресса.

Способ нормализации активности антиоксидантной системы в эксперименте, заключающийся в том, что в условиях острого иммобилизационного стресса облучают область мечевидного отростка грудины белых крыс электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах 150,176-150,664 ГГц при плотности мощности ~0,2 мВт/см² в течение 30 мин.