5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Регенерация_скелетных_мышц_и_реакция_иммунной_системы_млекопитающих

Значительную роль в лазеротерапии играет доза лазерного излучения. Стимуляция клеток и тканей с помощью лазерных лучей подчиняется физиологическому закону зависимости ответной реакции от силы действующего фактора (Насонов, 1992). По мере нарастания интенсивности воздействия ответная реакция клеток и тканей усиливается и постепенно достигает своего максимума. После этого дальнейшее увеличение стимулирующего действия приводит к снижению, угнетению реакции, т.е. больший по величине стимул дает менее выраженную ответную реакцию организма.

Выбор оптимальной терапевтической дозы лазерного воздействия является в значительной степени эмпирическим. Отсутствие сравнительных исследований, проведенных на одном и том же объекте при одинаковых условиях воздействия повреждающих факторов, а также сравнимых методов анализа полученных результатов не позволяют однозначно ответить на вопрос, каковы оптимальные доза и режим лазеротерапии того или иного органа, ткани. В научной литературе имеются данные о том, при каких дозах лазерного воздействия наблюдается отрицательный эффект. Были описаны дисфункциональные и деструктивные изменения в эпителиоцитах слизистой оболочки желудка в результате превышения оптимальных доз изучения He-Ne лазера более 20 Дж/см2 (Байбеков и др., 1991). Лазерное излучение в такой дозе или не повышает пролиферативную активность эпителиоцитов, или вызывает снижение уровня их пролиферации вплоть до выраженной альтерации. Излучение He-Ne лазера в дозах, превышающих 10 Дж/см2, вызывает нарушение микроциркуляции в тканях, деструктивные изменения в стенках кровеносных сосудов, дилатацию артериол и венул (Козлов, 1991). При воздействии He-Ne лазера в такой же дозе на кровь in vitro наблюдались усиление гемолиза и активация ПОЛ (Жуманкулов и др., 1989). Отрицательный эффект показан также при однократном воздействии лазерного излучения в дозе 11.2 Дж/см2 на слюнные железы морских свинок (Plavnik et al., 2004) и при воздействии He-Ne лазера в дозе 31.2 Дж/см2 на поврежденные скелетные мышцы амфибий (Bibikova, Oron, 1994).

Эффективность воздействия физических факторов в значительной степени определяется резонансными явлениями физиологических процессов (Улащик, 2006). Предлагают модулировать частоту следования импульсов лазерного излучения сигналами с датчиков пульса и дыхания пациента, а также частотами, являющимися резонансными для подкорковых структур головного мозга (Загускин, 1992, 1996; Комаров и др., 1994). Ранее в экспериментах на лабораторных животных нами было проведено сравнительное исследование воздействия излучения He-Ne лазера в непрерывном и модулированном режиме. Показано, что экспозиции в модулированном режиме (60 раз по 3 секунды действия лазера + 7 секунд перерыв) более эффективны по сравнению с непрерывным режимом воздействия в течение 3-х минут (Булякова, 1984). Возможно наблюдаемый эффект был обусловлен определенными биологическими ритмами в организме животного.

10

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

Патологические изменения в органах и тканях могут быть вызваны отклонением от физиологической нормы как в сторону повышения, так и в сторону снижения. Низкоинтенсивное лазерное излучение оказывает нормализующий эффект, способствует коррекции системы саморегулирования физиологических реакций. Данные о положительном влиянии НИЛИ на восстановительные процессы в патологически измененных тканях представлены в многочисленных статьях, монографиях, сборниках как отечественных, так и зарубежных ученых (Инюшин, 1970; Гамалея, 1972; Инюшин, Чекуров, 1975; Рахишев, 1977, 1981; Кошелев, 1980; Крюк и др., 1986; Karu, 1989; Байбеков и др., 1991, 1996; Зубкова, 1991, 1995; Козлов, 1991; Самойлов, Козлов, 1991; Илларионов, 1992; Козлов, Буйлин, 1998; Низкоинтенсивная лазерная … , 2000; Кару, 2001; Tuner, Hode, 2002; Москвин, 2003; Плеханов, Номоконов, 2005; Москвин, Купеев, 2007; Журавлев, Зубкова, 2008).

С открытием терапевтического эффекта низкоинтенсивных лазеров внимание ученых и клиницистов было привлечено к проблеме радиомодифицирующего действия лазерного излучения на облученный организм. Радиомодифицирующий эффект НИЛИ был выявлен на различных биологических уровнях (на бактериях, растениях, клетках млекопитающих, растущих в культуре, тканевом, органном и организменном уровне). Показано радиозащитное и радиотерапевтическое действие лазерных лучей в условиях локального и тотального облучения ионизирующей радиацией, усиление посттравматической регенерации облученных тканей, повышение выживаемости облученных животных (Лапрун, 1978, 1981; Попова, Ильясова, 1978; Зубкова и др., 1983; Попова и др., 1984; Булякова, 1984, 2004; Крюк и др., 1986; Зяблицкий и др., 1992; Зубкова, Попов, 1993; Кветной и др., 1994; Булякова и др., 1995). Однако при хроническом действии ионизирующей радиации лазеропунктура может вызывать истощение и функциональную недостаточ- ность надпочечников (Вылегжанина, Богуш, 1991).

Стимулирующий эффект низкоинтенсивного лазерного излучения был описан при заживлении кожно-мышечной раны (Mester et al., 1973а, b; Kovaиs et al., 1974), а также при лечении или предупреждении лучевых поражений кожи и подлежащих мягких тканей как в эксперименте на животных, так и в клинике у онкологических больных в условиях лучевой терапии опухолей (Дурманов, Ахметов, 1973; Мхеян, Гаспарян, 1980; Ким и др., 1985; Ким, 1987; Бардычев, Ким, 1989; Кицманюк и др., 1993; Мороз и др., 1993; Мусабаева, Бушманова, 1993; Симонова и др., 1993; Schindl et al., 1997). При воздействии лазерного излучения на поздние лучевые язвы кожи и подлежащих мягких тканей отмечено оживление грануляций и наличие краевой эпителизации, улучшение микроциркуляции и трофики тканей в зоне лучевой язвы, снижение патогенности микробной флоры, повышение ее чувствительности к антибиотикам. Наблюдали улучшение заживления трофических язв при заболеваниях сахарным диабетом (Schindl et al., 2001; Enwemeka, 2004).

11

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

Положительный эффект НИЛИ на регенерацию скелетной мышцы, в том числе и после ее денервации, был описан у низших позвоночных, в мышеч- ной ткани которых, как известно, процессы регенерации протекают медленнее, чем у высших позвоночных (Новоселова, 1974). Под влиянием лучей гелий-неонового лазера в скелетной мышечной ткани амфибий (Bufo viridis) после повреждения икроножной мышцы холодом в несколько раз ускоряется процесс регенерации, усиливается микроциркуляция в регенерирующих тканях (Bibikova, Oron, 1993, 1995; Bibikova et al., 1994).

Ранее нами были проведены исследования по эффективности низкоинтенсивного лазерного излучения с учетом видовых и возрастных аспектов регенерации скелетных мышц. У представителей различных видов млекопитающих, как известно, имеются некоторые особенности в характере восстановительных процессов в поврежденной скелетной мышце, темпах регенерации. Например, у морской свинки по сравнению с крысой в регенерирующей мышце образуется большее количество соединительной ткани. Лазерная терапия повышает объем мышечной ткани в регенератах у обоих видов животных. Однако качественные различия в структуре регенератов, обусловленные видовыми особенностями процессов вторичного морфогенеза мышечной ткани, сохраняются (Булякова, Азарова, 1994; Булякова и др., 1995). Данные представляют интерес в связи с тем, что организм морской свинки ближе к организму человека по спектру гормонов крови, нейтрофильному типу формулы крови, неспособности к синтезу аскорбиновой кислоты, большей чувствительности к патогенным воздействиям (цит. по: Кондрашова, Маянский, 1978). Это в некоторой степени может определять одинаковый эффект лазеротерапии на посттравматическую регенерацию скелетной мышечной ткани человека и морской свинки.

На примере животных, находящихся на разных этапах онтогенеза (новорожденных и стареющих крыс в возрасте 2–2.5 лет), показано, что лазерное излучение повышает регенерационную способность и количество мышеч- ной ткани в регенератах. Усиливалась сократительная функция восстановленных после травмы мышц, что согласуется с данными литературы о положительном влиянии НИЛИ на состояние периферической нервной системы (Рахишев, 1981; Rochkind, 2007). Однако качественные различия в структуре мышечных регенератов, обусловленные возрастными особенностями животных, сохранялись (Булякова, 1994; Bulyakova, 1994; Булякова и др., 1995).

Кроме того, в исследованиях, проведенных нами и нашими коллегами ранее, был изучен эффект лучей He-Ne лазера на восстановление локально облученной (10–20 Гр) скелетной мышцы как сократительного органа. В условиях трансплантационной и посттравматической регенерации в облученных икроножных мышцах крыс, в том числе и у животных в позднем периоде онтогенеза, наблюдалось значительное восстановление структуры мышц, микроциркуляции и иннервации мышечных регенератов, сохранение боль-

12

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

шего количества мышечной ткани в них (Попова, Ильясова, 1978; Ильясова, 1980; Попова и др., 1983; Булякова, Попова, 1987; Булякова и др., 1995). В условиях воздействия излучения He-Ne лазера на локально облученные травмированные мышцы отмечалось снижение числа глубоких долго незаживающих кожно-мышечных язв и заметное улучшение состояния кожного шва (Булякова и др., 1995).

Определяющим фактором в стимуляции регенерационной способности как необлученных, так и облученных травмированных скелетных мышц при действии лазерных лучей является повышение активности «дремлющих» мышечных клеток-сателлитов, ускоренное вступление их в репродуктивный цикл (Weiss, Oron, 1992; Ben-Dov et al., 1999). Кроме того, лазерное излучение в значительной степени купирует деструктивные процессы в травмированной мышечной ткани (Кипренский и др., 1978; Капичникова и др., 1987; Вялько, Угнивенко, 1989; Вялько и др., 1998; Shеfer et al., 2001). Под влиянием лазерного излучения снижается апоптоз мышечных клеток за счет усиления активности белка Bcl-2 и редукции белка, вызывающего апоптоз (BAX), что повышает жизнеспособность мышечных волокон в поврежденной мышце (Shefer et al., 2002).

Одним из биологических эффектов НИЛИ является иммуностимулирующий эффект. При воздействии низкоинтенсивного лазерного излучения повышается пролиферация лимфоцитов крови и их функциональная активность (Doukas et al., 1977; Passarella et al., 1985; Joyce et al., 1986; Inoue et al., 1989). Под влиянием лазерных лучей в лимфоцитах в условиях in vitro активизируется выработка факторов роста, стимулирующих пролиферативную активность эпителиальных клеток (Agaiby et al., 2000). Показано, что излучение гелий-неонового лазера повышает митотическую активность клеток костного мозга и стимулирует кроветворение (Инюшин, 1969; Головин и др., 1978; Саркисян, 1982; Vaček et al., 1982; Карипова и др., 1989).

Вместе с тем, в литературе описаны случаи, когда при воздействии НИЛИ наблюдалось снижение активности органов иммунной системы и нарушение их структуры (Mester et al., 1976, 1978; Харин, 1979; Кармолин, Калина, 1982; Зубкова, Харитонов, 1987; Миненков, 1989; Федорчук, Скивка, 1989; Зубкова, 1991; Кончугова и др., 1992; Кончугова, 1993). После воздействия лазерных лучей на лимфоидные клетки, растущие в культуре, отмечалось возникновение «поломок» в структуре ДНК (Zimonjic et al., 1985). Структурные изменения в генетическом аппарате клеток крови под влиянием излучения гелий-неонового лазера наблюдались также другими исследователями (Fedoseeva et al., 1988). На изолированных клетках (лимфоциты селезенки и перитонеальные макрофаги мышей) показано снижение их секреторной активности и подавление функции естественных киллерных клеток в ответ на воздействие сверхслабых доз излучения He-Ne лазера (0.036 Дж/ см2) (Новоселова и др., 2006). Описаны случаи, когда низкоинтенсивное ла-

13

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

зерное излучение оказывало повреждающее действие на клетки костного мозга (Бариляк, Лопушан, 1981). А в костном мозге, как известно, образуются предшественники клеток лимфоидного ряда (Купер, Лоутон, 1977).

Принимая во внимание вышеизложенное, мы предположили, что в условиях лазеротерапии травмированных скелетных мышц возможно усиление супрессивного эффекта на систему иммуногенеза, особенно в условиях воздействия ионизирующей радиации. Ионизирующая радиация снижает иммунобиологическую реактивность организма (Троицкий и др., 1965; Эффекторные и регуляторные … , 1990; Орадовская, 2007). В ранние сроки после облучения ионизирующей радиацией наблюдается опустошение тимуса, обусловленное гибелью тимоцитов, а происходящая затем регенерация тимуса сменяется повторно развивающейся атрофией, вызванной прогрессирующей недостаточностью тимусного эпителия (Ярилин, 1997).

Костный мозг является одной из самых радиочувствительных тканей (Горизонтов, 1976; Горизонтов, Даренская, 1983). Например, у мышей С57Bl в первые дни после облучения обеих задних конечностей в дозе 4 Гр в облу- ченном участке костного мозга наблюдается довольно высокий процент клеток с хромосомными аберрациями (65–80%) и нарушение процесса клеточ- ного обновления (Данкова, 1970; Попова, 1973). У человека в условиях хронического воздействия ионизирующей радиации в костном мозге отмечается истощение резервов адаптации на клеточном уровне, их функциональная недостаточность, что снижает защитную реакцию при дополнительных внешних воздействиях (Аклеев и др., 2006; Любимова, Воробцова, 2007).

Данных о том, какова реакция и характер структурных изменений в органах иммунной системы в условиях воздействия терапевтических доз лазерного излучения на травмированные необлученные и облученные ионизирующей радиацией ткани сравнительно мало. Описаны изменения в структуре лимфатических узлов малого сальника при лазеротерапии на ранних сроках после гастротомии (Касымов и др., 1997).

В настоящей монографии представлены данные по действию гелий-нео- нового (He-Ne) и импульсного инфракрасного (ИК) лазеров на регенерацию необлученных и облученных скелетных мышц и реакцию центральных органов иммунной системы (тимуса и костного мозга). Воздействие ионизирующей радиации было локальным или общим. Изучали зависимость эффекта низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) от дозы лазерного излуче- ния и периода реабилитации мышц, в течение которого применяли лазерное воздействие. Наблюдали также за состоянием кожно-мышечной раны.

Исследования частично проведены совместно с сотрудниками Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии (лаборатория физиологии, зав. лабораторией доктор биол. наук С.М. Зубкова).

14

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

Глава 1

Регенерация скелетных мышц крысы и реакция центральных

органов иммунной системы

Представлены данные по регенерации необлученных поперечно перерезанных икроножных мышц и реактивным изменениям в тимусе и костном мозге животного (Булякова и др., 2000; Зубкова и др., 2001; Булякова, Азарова, 2004, 2006). Эксперимент выполнен на 50 взрослых беспородных кры- сах-самцах массой 200–300 г.

В качестве экспериментальной модели была выбрана икроножная мышца, являющаяся объектом наших исследований на протяжении многих лет. Контрольным животным под нембуталовым наркозом (по 4 мг на 100 г веса тела животного) в асептических условиях на обеих задних конечностях с дорзальной стороны вскрывали кожу, кроющую мышцу и полностью перерезали обе икроножные мышцы по средней линии брюшка. При этом сохраняли неповрежденными нервно-сосудистый пучок, лежащий на поверхности мышцы, и подлежащий малоберцовый нерв (рис. 1). Затем кроющую мышцу и кожу послойно зашивали хирургическим шелком.

Особенностью данной экспериментальной модели является то, что нарушение структуры, кровоснабжения и иннервации мышечной ткани наблюдается в области травмы (Женевская, 1974; Попова, 1984). Перерезке подвергаются ветви подколенной артерии и вены, входящие в мышцу в ее верхней третьей части, а также аксоны большеберцового нерва, которые наиболее обильно разветвляются в средней части мышцы, где образуются мионевральные синапсы. Дистальная половина перерезанной мышцы полностью теряет иннервацию и в значительной степени кровоснабжение, что ухудшает условия ее восстановления и нарушает функцию мышцы как сократительного органа до тех пор, пока обе мышечные культи не срастутся.

Рис. 1. Схема эксперимента с полной поперечной перерезкой обеих икроножных

мышц крысы.

15

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

à

á

Рис. 2. Край проксимальной культи в поперечно перерезанной необлученной икро-

ножной мышце: а – скопление округлых светлых ядер на концах травмированных

мышечных волокон. Справа – узкие миосимпласты, образовавшиеся, возможно, в

результате слияния отделившихся клеток-сателлитов (миобластов). Срок регенера-

ции 7 сут. Ув Ч 600; б – рост миотуб от проксимальной культи. Внизу – митоз (мета-

фаза), возможно, в миобласте (стрелка). Срок регенерации 14 сут. Ув Ч 900.

16

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

МЫШЦЫ. Гистологическая структура регенератов. Через 7 сут в области травмы отмечалось незначительное количество фибрина и продуктов распада тканей. Формировалась грануляционная ткань, содержащая неширокие пучки коллагеновых волокон, разветвленную сеть мелких и крупных кровеносных сосудов. В участках рыхлой соединительной ткани отмечались лейкоциты, а также делящиеся эндотелиоциты, фибробласты и макрофаги. Активный рост мышечной ткани наблюдался как в области травмы от перерезанных мышечных волокон, так и по расширенным септам проксимальной культи от концов неповрежденных мышечных волокон, представляющих зону роста в мышце. На концах мышечных волокон формировались наплывы саркоплазмы, содержащие скопления светлых округлых ядер с крупными ядрышками, а также многочисленные миотубы (рис. 2 а, б). Через 21 и 30 сут растущие мышечные волокна проникали глубоко в дефект. В области повреждения ближе к обеим мышечным культям преобладали, в основном, процессы дифференцировки регенерирующих мышечных волокон, их рост в длину и ширину, увеличение в волокне количества миофибрилл с четкой поперечной исчерченностью (рис. 3). В центре области дефекта мышечные волокна имели меньший диаметр. Сокращались участки, занимаемые рыхлой соединительной тканью. Существенно уменьшалось количество макро-

Рис. 3. Область травмы необлученной поперечно перерезанной икроножной мыш-

цы: регенерирующие мышечные волокна с четкой поперечной исчерченностью. Срок

регенерации 30 сут. Ув. Ч 400.

17

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/

18

Книга в списке рекомендаций к прочтению и покупке сайта https://meduniver.com/