антиоксидантные и терапевтические эффекты лазерного

1
УДК 615.849.19:616.127-005.4
А.В. Волотовская, В.С. Улащик, В.Н. Филипович
АНТИОКСИДАНТНОЕ ДЕЙСТВИЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ У
БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА
Белорусская медицинская академия последипломного образования, Минск
С начала 80-х годов в клинической практике начало использоваться
лазерное облучение крови [6, 7, 11, 12]. Наиболее важными для лечебного
применения эффектами лазерной гемотерапии являются: выраженный
иммунокорригирующий, противовоспалительный, десенсибилизирующий,
сосудорасширяющий,
антибактериальный,
детоксикационный,
обезболивающий, трофико-регенераторный, метаболический [4, 12, 18, 20].
Широта
и
разноплановость
биологических
эффектов
низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) свидетельствуют о том,
что оно способно влиять на ключевые регуляторные системы организма.
Среди них ведущее место занимает система антиоксидантной защиты.
Предполагается, что одним из механизмов, лежащих в основе лечебного
действия лазерного облучения крови, является нормализующее влияние
НИЛИ на процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах
2
клеток крови и стимуляция антиоксидантной системы (АОС) [9, 5, 23].
Важно и то, что состояние системы антиоксидантной защиты имеет
патогенетическое и саногенетическое значение при многих заболеваниях, в
особенности при ишемических повреждениях тканей. По данным
литературы, ключевым моментом в развитии ишемического повреждения
органов является усиление процессов ПОЛ, в ответ на которое происходит
активация ферментов АОС, инактивирующих свободные радикалы и
перекиси или восстанавливающих окисленные соединения [2, 8, 17].
Однако на определенных этапах усиление процессов ПОЛ приводит к
ферментативному истощению АОС вследствие избыточного расходования
ферментов и угнетения их активности, что требует применения
антиоксидантной терапии. В последнее время для лечения заболеваний,
сопровождающихся ишемией и гипоксией, успешно применяется НИЛИ в
связи с его стимулирующим действием на АОС. Предполагается, что
ферменты АОС – супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и церулоплазмин
занимают важное место среди акцепторов лазерного излучения, поскольку
максимумы их спектров поглощения лежат в пределах красной области
спектра [10, 18, 22, 23].
Несмотря на широкое использование лазеротерапии у больных
ишемической болезнью сердца (ИБС), она в значительной степени
эмпирична, многие механизмы действия и пути реализации лечебного
эффекта лазерного облучения крови до сих пор остаются нераскрытыми и
3
обсуждаются
на
уровне
гипотез.
Согласно
данным
литературы,
стимулирующее действие лазерного света проявляется в узком интервале
доз облучения, обладает большой вариабельностью, зависит от исходного
функционального
состояния
организма
и
облучаемых
тканей,
спектральных параметров лазерных источников и других факторов [9, 10,
23].
Целью нашей работы явилось выяснение влияния НИЛИ на
показатели АОС крови и выявление взаимосвязи между реакцией
ферментов АОС крови, в частности СОД, на лазерное облучение и
эффективностью лазерогемотерапии у больных ИБС. Клиническим
наблюдениям предшествовали опыты с кровью лабораторных животных.
Материал и методы
В экспериментальной части работы использовали следующие объекты
исследования: кровь, взятую из аурикулярной вены кроликов, в качестве
антикоагулянта применяли гепарин (20 ЕД/мл); кровь здоровых доноров в
консерванте
“Глюгицир”,
заготовленную
в
НИИ
гематологии
и
переливания крови МЗ РБ; периферическую кровь больных ИБС,
находившихся на лечении в кардиологическом отделении Минской
областной клинической больницы, в качестве антикоагулянта применяли
гепарин (20 ЕД/мл).
Для облучения in vitro крови доноров и больных ИБС, а также
экспериментальных животных использовали гелий-неоновый (=632,8 нм,
4
14 мВт) лазерный источник от аппарата “Лазурит-3М” (Беларусь). 2-3 мл
крови, разведенной в 5 раз 155 мМ раствором NaCl, облучали лазерным
светом в течение 100, 500, 1000 и 2400 сек, диаметр светового пятна 3 мм,
при t=182С и постоянном перемешивании. Дозы облучения, измеренные
с помощью измерителя мощности излучения РМА 2100 (“Solar”, США),
составили 0,8; 4; 8 и 19,2 Дж/см2.
Активность СОД определяли непрямым спектрофотометрическим
методом, основанным на использовании реакции супероксид-зависимого
окисления кверцетина, протекающей в щелочной среде в присутствии
тетраметилэтилендиамина [16]. Продукты перекисного окисления липидов
типа малонового диальдегида исследовали по ТБК-тесту [24]. Активность
СОД,
уровень
ТБК-продуктов
(продуктов,
реагирующих
с
тиобарбитуровой кислотой) определяли в облученных и контрольных
образцах,
оставленных
без
облучения.
Для
каждого
показателя
исследовалось не менее 10 проб в каждой точке.
Клиническая часть работы основывается на обследовании больных
ИБС в процессе комплексного лечения с использованием курса
надсосудистого лазерного облучения крови (НЛОК) гелий-неоновым
лазером (ГНЛ). Под наблюдением находились 102 больных (69 мужчин и
33 женщины) в возрасте от 39 до 68 лет (средний возраст 51,92,0) с
хронической ИБС, стенокардией напряжения II-III функционального
класса, атеросклеротическим или постинфарктным кардиосклерозом,
5
недостаточностью кровообращения 0-1 ст., поступивших на лечение в
кардиологическое отделение Минской областной клинической больницы
по
поводу
прогрессирования
заболевания.
Диагноз
ИБС
и
функциональный класс степени ишемии верифицированы на основании
данных клиники, анамнеза, а также результатов инструментальных
методов, включавших ЭКГ, велоэргометрию, ЭхоКГ, холтеровское
мониторирование. В исследование не включались больные с застойной
сердечной
недостаточностью,
высокой
стойкой
артериальной
гипертензией, пороками сердца. Основная группа состояла из 82 больных,
получавших наряду с традиционной лекарственной терапией курс НЛОК.
В положении лежа последовательно контактным способом облучались
проекция кубитальной вены (15-20 мин), а также 4 точки предсердечной
области (II межреберье справа и слева от грудины, III межреберье по левой
среднеключичной линии, IV межреберье по левой передней подмышечной
линии по 20-30 секунд на точку). Использовали сфокусированный луч
гелий-неонового лазера от аппарата “Лазурит-3М”, (=632,8 нм, 12 мВт).
Курс состоял из 7-10 ежедневных процедур. Контрольной группе
пациентов (20 человек), репрезентативной основной, проводили только
традиционное медикаментозное лечение, включавшее ацетилсалициловую
кислоту, нитраты, -блокаторы или антагонисты кальция.
Эффективность
клинических
(частота
лазеротерапии
приступов
оценивалась
стенокардии,
доза
на
основании
принимаемых
6
нитратов) и получаемых с помощью специальных методов исследования
(велоэргометрия,
ЭКГ,
суточное
мониторирование
по
Холтеру,
биохимический анализ крови, показатели системы свертывания крови)
данных. С целью изучения состояния АОС крови исследовалась также
активность СОД крови до и после курса лазеротерапии, а также
проводилось оценочное тестирование.
Пробы крови у всех больных брали утром натощак из кубитальной
вены перед первой процедурой лазеротерапии и на следующий день после
окончания курса лечения.
Результаты экспериментов анализировали методом вариационной
статистики с использованием параметрического t критерия Стьюдента. В
работе приводятся средние значения исследованных параметров в виде
М±m. Достоверными считали различия при р≤0,05.
Результаты и обсуждение
Проведенные нами опыты показали, что при облучении образцов
крови животных in vitro НИЛИ наблюдалось дозозависимое повышение
активности СОД на 25-30%. Наибольшая активация СОД крови в среднем
со 132±7,5 Ед/мл до 172±8,5 Ед/мл отмечена при экспозиции 1000 с, что
соответствует дозе 8 Дж/см2. Параллельно повышению активности СОД
зафиксировано подавление процессов ПОЛ: уровень ТБК-продуктов в
крови снижался на 30-40% (с 2,95±0,1 нмоль/мл до 1,7±0,2 нмоль/мл,
7
р<0,05) (рис.). При сравнении активности СОД и содержания вторичных
продуктов ПОЛ (ТБК) выявлена обратная корреляция их динамики (r =0,41).
При изучении влияния НИЛИ красного диапазона на кровь доноров
in
vitro
наблюдались
изменения,
аналогичные
описанным
выше.
Дозозависимая активация СОД крови была зарегистрирована в 75-80 %
случаев (табл.).
Выявленные дозозависимая активация СОД и подавление процессов
ПОЛ при облучении НИЛИ in vitro крови здоровых людей и животных
позволили предположить возможность эффективного влияния данного
фактора на АОС и при патологических состояниях, прежде всего при
ишемических расстройствах. В связи с этим дальнейшие исследования
были проведены на крови больных ИБС опытной группы. Исходные
значения активности СОД крови больных ИБС существенно не отличались
от величины активности данного показателя доноров и составили
соответственно 64,23,5 и 61,2±4,2 Ед/мл. Опыты показали, что при
облучении крови больных ИБС красным лазерным светом in vitro также
наблюдалось повышение активности СОД по сравнению с исходным
уровнем на 20-40% (табл.).
Полученные результаты позволяют заключить, что для действия
НИЛИ in vitro характерен антиоксидантный эффект, который проявляется
при облучении крови как здоровых организмов (доноров, лабораторных
8
животных), так и при облучении крови больных ИБС. Этот эффект
подтверждается активацией СОД – ключевого фермента АОС и
подавлением процессов ПОЛ. Характер и степень влияния НИЛИ на
ферментативную часть АОС зависит от длительности облучения.
Выявленные положительные сдвиги в активности СОД крови больных
ИБС подтверждают целесообразность применения метода ЛОК у этой
категории больных.
Известно, что лазерная гемотерапия применяется у больных ИБС
уже на протяжении двух десятилетий. Отмечаются антиаритмический,
анальгетический,
антиишемический
эффекты
внутрисосудистой
лазеротерапии, положительное влияние ее на гемостаз, реологические
свойства, процессы ПОЛ и липидный спектр плазмы крови [1, 3, 13, 15,
19]. Применяющиеся при этом методики воздействия ГНЛ излучения на
кровь
являются
инвазивными:
внутривенная,
внутрисердечная.
Практический интерес представляет возможность применения более
щадящего, технически доступного и экономичного метода НЛОК,
исследованного в нашей работе.
Необходимо отметить, что больные удовлетворительно переносили
процедуры НЛОК, побочных эффектов и осложнений процедуры, а также
«феномена обострения» не наблюдалось. При анализе результатов лечения
положительный
клинический
эффект
(значительное
улучшение
и
улучшение), подтверждавшийся данными инструментальных методов
9
обследования и выражавшийся в снижении количества приступов
стенокардии, уменьшении дозы принимаемых нитратов, повышении
толерантности к физической нагрузке, снижении эпизодов ишемии, и
числа регистрируемых экстрасистол отмечен у 85 пациентов (83 %)
основной группы. Отсутствовал или был незначительным эффект – у 16
больных (15,7 %), одна пациентка с сопутствующей артериальной
гипертензией
прервала
лечение.
По
данным
холтеровского
мониторирования, после курса НЛОК отмечено достоверное снижение
эпизодов ишемии (с 6,4±1,5 до 2,1±0,6) и общего числа регистрируемых
желудочковых и суправентрикулярных экстрасистол (с 597,1±239,4 до
138,9±64,3). А в контрольной группе значительное улучшение и
улучшение наблюдалось лишь у 14 из 20 больных (70 %).
Результаты исследования показали, что на фоне лазерного лечения у
больных
ИБС
наблюдалось
удлинение
изначально
сниженного
активированного частично тромбопластинового времени с 34,01,3 сек до
38,91,5 сек (р0,02), что свидетельствует о снижении активности
плазменных
факторов
свертывания
крови.
Уровень
фибриногена,
находившийся до лечения в пределах нормы (3,50,2 г/л), после курса
НЛОК незначительно повысился (3,80,3 г/л).
Выявлено, что у больных ИБС опытной и контрольной групп имеет
место дислипидемия, проявлявшаяся в увеличении концентрации общего
10
холестерина (ХС общий) в среднем до 6,50,2 ммоль/л (при нормальных
значениях 3,0-6,2 ммоль/л), доли холестерина -липопротеинов или
холестерина липопротеидов низкой плотности (ХС ЛНП) до 77,15,7 %
(при норме 33-55 %) и коэффициента атерогенности до 4,30,3 (при норме
до 3,0), что явилось подтверждением атеросклеротической формы
заболевания. Как известно, коэффициент атерогенности используется в
качестве
«предсказателя»
(predictor)
ИБС
и
атеросклероза
и
рассчитывается по формуле: К=[ХС общий - ХС ЛВП]/ХС ЛВП, где ХС
общий – содержание в сыворотке крови общего холестерина, ХС ЛВП –
содержание в сыворотке крови холестерина липопротеидов высокой
плотности (-холестерина). Чем выше значение этого коэффициента, тем
больше опасность возникновения и прогрессирования заболевания [14].
Применение НЛОК позволило нормализовать или приблизить к
значениям нормы ряд показателей липидного обмена, нарушенных у
больных
ИБС.
После
курса
лазерной
гемотерапии
наблюдались
позитивные сдвиги в липидном спектре плазмы крови: снижалось
изначально повышенное содержание общего холестерина (6,50,2 ммоль/л
до и 5,70,2 ммоль/л после лечения, р<0,05) и атерогенных липопротеинов (77,13,2% до и 72,33,1% после лечения, р0,05),
возрастала концентрация антиатерогенного -холестерина (с 1,30,06
ммоль/л до 1,80,09 ммоль/л, р<0,05). В результате этих изменений
11
достигнуто
достоверное
снижение
повышенного
у
больных
ИБС
коэффициента атерогенности (4,30,3 до курса лазеротерапии и 2,90,2
после нее, р0,05).
Данные литературы также свидетельствуют о положительном
эффекте НИЛИ при лечении больных ИБС и атеросклерозом. Так,
показано нормализующее действие НИЛИ на липидный спектр плазмы
крови больных атеросклерозом аорты и периферических артерий, что
рассматривается как один из важнейших механизмов положительного
влияния метода на клиническое течение атеросклероза [22]. Авторы
применяли
метод
внутривенного
лазерного
облучения
крови
с
использованием ГНЛ (=632,8 нм, мощность излучения на торце световода
5 мВт, число процедур 5-6).
В работах А.П. Васильева и соавт. [3, 4] продемонстрировано
гиполипидемическое действие курса лазеротерапии у больных ИБС с
использованием полупроводникового лазера (=890 нм) в постоянном и
импульсном режимах. Авторы предполагают, что гиполипидемическое
действие квантового излучения опосредовано модификацией клеточной
мембраны и интенсификацией процессов окисления ХС в желчные
кислоты.
Однако в литературе нам не удалось отыскать сведений о влиянии на
липидный обмен НЛОК с использованием ГНЛ. Выявленное нами
12
антиатерогенное
действие
гелий-неонового
НЛОК
дополнительно
указывает на целесообразность использования данного метода для
комплексной терапии больных ИБС.
В связи с тем, что в развитии атеросклероза, как и ряда других
заболеваний, ведущую роль играет свободно-радикальное окисление
липидов [14, 17], особый интерес представляло изучение влияния
лазеротерапии на активность ключевого фермента АОС – СОД. Нами
проведено определение активности СОД до и после курса лечения у 23
больных основной группы и у 10 – контрольной. На фоне лазерной
терапии выявлены различные по направленности изменения активности
изучаемого фермента в зависимости от его исходного уровня. У 19
пациентов, активность фермента у которых до лечения была близка к
таковой у здоровых доноров, наблюдалась достоверная активация СОД на
20-25 % (с 60,73,5 Ед/мл до 76,33,7 Ед/мл, р0,05). У 4 пациентов,
активность СОД которых превышала показатель донорской группы на 2530 %, происходило снижение активности СОД (с 77,97,8 Ед/мл до
68,811,5 Ед/мл, р0,05). В контрольной группе показатели активности
СОД до и после лечения составили соответственно 63,94,3 Ед/мл и
66,66,3 Ед/мл. В имеющейся литературе нам не удалось обнаружить
сведений, касающихся влияния НЛОК с помощью Не-Nе лазера на
активность СОД. Полученные нами данные косвенно подтверждаются
13
литературными сведениями о влиянии НИЛИ на АОС. Ранее показано, что
в процессе ВЛОК излучением Не-Nе лазера у больных стабильной
стенокардией напряжения происходит нарастание МДА в мембранах
эритроцитов на 56 %, повышается активность каталазы на 11 % [1]. При
лечении
больных
ИБС
внутривенной
лазеротерапией
выявлено
реактивирующее влияние метода на ферменты АОС и подавляющее – на
процессы ПОЛ, степень которого зависела от исходного уровня
отклонений в этой системе от нормы [21].
Интересным является тот факт, что в группе больных, у которых не
наблюдалось улучшения клинической картины, происходило снижение
активности СОД крови в процессе лазеротерапии с 77,97,8 Ед/мл до
68,811,5 Ед/мл. Возможной причиной наблюдавшегося эффекта может
быть
изначальное
напряжение
АОС
организма,
проявлявшееся
в
гиперактивации СОД при обострении заболевания. Можно думать, что
действие НИЛИ в этом случае оказывается дополнительным фактором,
усугубляющим истощение АОС.
Анализ результатов лечения больных контрольной группы за
аналогичный срок в большинстве случаев не выявил достоверной
динамики показателей коагулограммы, уровня липидов плазмы и
активности СОД крови.
Таким образом, при включении НЛОК гелий-неоновым лазером в
комплекс лечения больных ИБС наряду с положительной клинической
14
динамикой и повышением терапевтической эффективности наблюдаются
позитивные сдвиги в ряде показателей гемостаза и липидного обмена, а
также активности СОД крови, что позволяет предложенную методику
лазеротерапии рекомендовать для использования у больных ИБС.
Выявленная зависимость результатов лечения от исходного состояния
АОС крови больных указывает на целесообразность учета состояния АОС
при назначении лазеротерапии у этой группы больных. В качестве
дифференциального (прогнозного) теста может быть использована и
реакция СОД на облучение крови in vitro.
15
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоусов С.С., Зиньковская Т.М., Бычкова Ю.А., Голубев А.Д.
//Материалы Межд. конф. «Новое в лазерной медицине и хирургии».
Вып. 2.- М., 1991.-С. 127-130.
2. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов.
(Молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения). - М.,
1989.
3. Васильев А.П., Стрельцова Н.Н., Жихарева А.И. и др. //Вопр. курорт.1996.-№ 3.- С. 44-46.
4. Васильев А.П., Стрельцова Н.Н., Секисова М.А. //Вопр. курорт. - 1999.№ 4.- С. 49-51.
5. Волотовская А.В. Мембраноклеточные эффекты лазерного облучения
крови (экспериментально-клиническое исследование): Автореф. дис. ...
канд. мед. наук. – Мн., 2001.
6. Волотовская А.В., Улащик В.С. // Здравоохранение. - 2000. - № 3. - С.
27-33.
7. Гамалея Н.Ф., Стадник В.Я. // Вестн. хирургии.- 1989.- № 4.- С. 143-146.
8. Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника./ Под ред Ю.Л. Шевченко.СПб, 2000.
9. Гончарова Л.Л., Покровская Л.А., Ушкова И.Н., Малькова Н.Ю. //
Международные медицинские обзоры.- 1994.-№ 1.- С. 15-19.
16
10.Девятков Н.Д., Зубкова С.М, Лапрун И.Б., Макеева Н.С. // Успехи
современной биологии.-1987.-Т. 103.- С. 31-43.
11.Илларионов В.Е. Техника и методика процедур лазерной терапии:
Справочник.- М., 1994.
12.Карандашов
В.И.,
Петухов
Е.Б.,
Зродников
В.С.
Фототерапия
(светолечение): Руководство для врачей / Под ред. Н.Р. Палеева.- М.,
2001.
13.Кипшидзе Н.Н., Чапидзе Г.Э., Бохуа М.Р. и др. // Сов. медицина.- 1990.№ 3.- С. 9-12.
14.Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Обмен липидов и липопротеидов и его
нарушения.- СПб, 1999.
15.Корочкин И.М., Бабенко Е.В. // Сов. медицина.- 1990.-№3.- С.3-8.
16.Костюк В.А., Потапович А.И. // Вопр. мед. химии.- 1990.-Т. 36, № 2.С.88-91.
17.Ланкин В.З., Тихадзе А.К., Беленков Ю.Н. // Кардиология.-2000.- № 7.С. 48-61.
18.Лосев Р.З., Царев О.А. Гелий-неоновый лазер в лечении больных
облитерирующими заболеваниями аорты и периферических артерий. –
Саратов, 1998.
19.Малиновская И.Э., Сиренко Ю.Н., Щумаков В.А. и др. // Тер. архив.1991, № 8. – С. 45-48.
17
20.Марочков А.В. Внутрисосудистое лазерное облучение крови, механизмы
взаимодействия и клиническое применение.- Мн., 1996.
21.Самадашвили Д.А. Клиническая оценка антиоксидантного эффекта
внутривенной
лазеротерапии
в
комплексе
лечения
больных
хронической ишемической болезнью сердца: Автореф. дис. ... канд. мед.
наук. - Тбилиси, 1992.
22.Царев О.А. // Ангиология и сосудистая хирургия. - 1997.- № 3.- С. 40-46.
23.Чичук Т.В., Страшкевич И.А., Клебанов Г.И. // Вестн. РАМН.- 1999.- №
2.- С 27-32.
24.Dahle L.K., Hill E.G., Holman R.T. // Arch. Biochem. Biophys. -1962. -V.
98. -P. 253-257.
18
Подписи к рисунку к статье
А.В. Волотовская, В.С. Улащик, В.Н. Филипович
АНТИОКСИДАНТНОЕ ДЕЙСТВИЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ У БОЛЬНЫХ
ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА
Рис. Изменение активности СОД и уровня ТБК-продуктов в крови
кроликов (в процентах) под действием различных доз лазерного излучения
(=632,8 нм, дозы 0,8; 4; 8 и 19,2 Дж/см2 ) in vitro. За 100% приняты
значения, характерные для контрольных образцов
19
РЕЗЮМЕ
А.В. Волотовская, В.С. Улащик, В.Н. Филипович
АНТИОКСИДАНТНОЕ ДЕЙСТВИЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ У БОЛЬНЫХ
ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА
Показано, что лазерное излучение в терапевтических дозах (=632,8
нм, 14 мВт) оказывает антиоксидантный эффект при облучении крови
различных объектов in vitro, что подтверждается активацией СОД –
ключевого фермента АОС и подавлением процессов ПОЛ. При включении
НЛОК гелий-неоновым лазером в комплекс лечения 82 больных ИБС
наряду с положительной
клинической
динамикой и
повышением
терапевтической эффективности наблюдаются позитивные сдвиги в ряде
показателей гемостаза и липидного обмена, а также активности СОД
крови, что позволяет предложенную методику лазерной гемотерапии
рекомендовать
для
использования
у
больных
ИБС.
Выявленная
зависимость результатов лечения от исходного состояния АОС крови
больных указывает на целесообразность учета состояния АОС при
назначении лазеротерапии у этой группы больных.