БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 577.3
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СИНЕГО, ЗЕЛЕНОГО И КР АСНОГО ДИАПАЗОНОВ НА ПРОЦЕСС ЗАЖИВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ КОЖНЫХ
Р АН У КР ЫС
© 2008 г. Т.В. Мачнева, Д.М. Протопопов, Ю.А. Владимиров, А.Н. Осипов
Pоccийcкий гоcудаpcтвенный медицин^ийунивеpcитет, Мооква, 117997, ул. Оcтpовитянова, 1
E-mail: *chichuk@mail.ru
Поступила в p едакцию 04.04.07 г.
После доработки 22,11.07 г.
Изучено влияние низкоинтенсивного лазер ного излучения в кр асной (632,8 нм), зеленой (532 нм) и синей (441,2 нм) областях спектр а на процесс заживления экспер иментальных кожных ран у крыс. Проведено сравнительное исследование действия традиционно применяемого лазер ного излучения в кр асной области спектра с действием лазер ного излучения в других областях спектра, предполагая, что пр и облучении р ан лазер ами, излучающими в синей и зеленой областях, такое же действие может быть достигнуто при меньших дозах. В качестве параметров, характеризующих процесс заживления экспериментальных ран, использовали функциональную активность фагоцитов раневого экссудата, опр еделяемую методом люминол-зависимой хемилюминесценции, и их количество; антиоксидантную активность раневого экссудата и скор о сть заживления (определяемую как изменение площади) ран. Показано, что во всех случаях лазерное облучение ускоряло процесс заживления ран. Обнаружено сокращение ср оков заживления ран пр и использовании лазер ов, излучающих в красной (1,5 Дж/см ), синей и зеленой (0,75 Дж/см ) областях спектр а с 22 до 17 и 19 дней соответственно. Функциональная активность лейкоцитов при облучении этими лазерами увеличивалась к пятому дню после нанесения раны, тогда как в контр оле она снижалась. П р и измерении супероксиддисмутазной активности во всех опытных группах наблюдалось ее увеличение к пятому дню после операции. Наибольшее увеличение супер оксиддисмутазной активности^ происходило при облучении раны лазером, излучающем в красной области в дозе 1,5 Дж/2см2, а также лазерами, излучающими в синей и зеленой областях спектра, в дозе 0,75 Дж/см .
Ключевые cова: низкоинтенcивное лазеpное излучение, xpucu, кожные pаны, заживление.
В последнее время все более широкое пр и-менение в медицине находит низкоинтенсивное лазерное излучение [1-3]. Лазерная терапия успешно применяется пр и лечении различных за-болеваниий [4-7]. Однако подбор доз и выбор вида излучения происходит в о сновном эмпирическим путем, и результат лазерной тер апии может быть не всегда положительным. Все это связано с тем, что до сих пор не установлен первичный акцептор лазерного излучения. В современной литературе в качестве возможных акцепторов р ассматр иваются несколько веществ: порфирины [8,9], цитохромоксидаза [10], супероксиддисмутаза [11] и некоторые другие. В 1994 году Ю .А. Владимировым была сформулирована гипотеза о трех основных механиз-
Сокращения: NADH - восстановленный никотинамид-адениндинуклеотид, ФМС - 5-метилфеназинметасульфат; АДБА - азодиизобутирамидина гидрохлорид, ХЛ - хе-милюминесценция.
мах действия низкоинтенсивного лазерного излучения [8]. Один из них (фотодинамический) предполагает, что лазерное излучение обладает фотодинамическим действием на мембраны фагоцитов, что сопровождается увеличением ее проницаемости и как результат - возрастанием концентрации внутриклеточного кальция, что в конечном итоге приводит к активации фагоцитов. Первичными акцепторами лазерного излучения в этом случае могут выступать порфирины, пр исутствующие в со ставе клеточных мембран.
В низкоинтенсивной лазерной терапии наибольшее распространение получили гелий-неоновый лазер (длина волны излучения 632,8 нм), гелий-кадмиевый лазер (441,6 нм), азотный лазер (337 нм), лазеры на пар ах меди (510 нм), а также полупроводниковые лазеры инфр акр ас-ного диапазона (890 нм).
Согласно обзору [3] с 1965 по 2003 гг. наибольшее число работ, посвященных применению лазер ов в медицине, связано с лазерами, излучающими в красной и инфракрасной областях света. При этом наиболее активно лазерная терапия используется в невр ологии, дерматологии, стоматологии [3,12-15]. Широкое применение лазерного излучения в красной и инфракрасной областях спектр а связано с тем, что данное излучение имеет наибольшую глубину проникновения в ткани.
Лазеры, излучающие в синей и зеленой областях, также используются в медицине. Например, лазер на парах меди с длиной волны излучения 511 нм применяется в косметологии и офтальмологии [16,17]. Однако в этих случаях речь идет не о низкоинтенсивной лазерной терапии, а о лазерной хирургии, так как применяются лазеры большой мощности. К сожалению, данных о применении низкоинтенсивных лазеров, излучающих в синей и зеленой областях спектра, для решения клинических задач не так уж много [18,19]. Основная область пр и-менения лазер ов данных длин волн связана с поверхностно расположенными дефектами кожи. Это может быть обусловлено, во-первых, небольшой глубиной проникновения излучения в ткани, что обуславливается сильным рассеиванием, и, во-вторых, поглощением его различными пигментами тканей (например, гемоглобином). Тем не менее вопрос о возможности практического применения низкоинтенсивного лазерного излучения в синей и зеленой областях спектра при поверхностном расположении поражений (в нашем случае - экспериментальные кожные раны) о стается откр ытым. Пор фирины, предложенные в качестве одних из возможных первичных акцепторов лазерного излучения [8], имеют несколько максимумов в спектр е поглощения, которые расположены как в красной, так в синей и зеленой областях спектр а. Однако молярный коэффициент поглощения в максимумах, р асположенных в синем и зеленом диапазонах длин волн, больше, чем в красном. Можно предположить, что благодаря высокому поглощению пор фиринов как в синем, так и в зеленом диапазонах длин волн лазерное облучение приведет к достижению лечебного эффекта при меньшей его дозе.
В настоящей работе мы провели сравнительное исследование эффектов низкоинтенсивного лазерного излучения в синей, зеленой и красной областях спектра на скорость заживления экспериментальных кожных ран у крыс, на функциональную активность фагоцитов раневого экссудата и его антиоксидантную активность.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Реактивы. Использовали следующие pеак-тивы: восстановленный р-никотинамидаденин-динуклеотид (NADH), 5-метилфеназинмета-сульфат (ФМС) (Fluka, Швейцария); нитросиний тетразолий (Диа-М, Россия); диметилсуль-фоксид, эфир для наркоза (Химмед, Россия); люминол (5-амино-2,3-дигидро-1,4-фталозин-дион), зимозан А (Serva, США); азодиизобути-рамидина гидр охлорид (АДБА), (Sigma, США). Остальные реактивы были отечественного производства, квалификации хч.
Лабораторные животные. И спользовали самцов белых беспородных крыс в возрасте 2
- 3 месяцев массой 200 - 300 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария. Было сформировано семь групп экспериментальных животных: контрольная (без облучения) и по две группы для каждого лазера, излучающего в синей, зеленой и красной областях света, животных одной из которых под-вер гали облучению в дозе 0,75 Дж/см2, а др угой
- 1,5 Дж/см2. В каждой группе было по четыр е животных.
П р оцедура создания экспериментальной раны. Все экспер именты с кожными ранами были пр оведены на модели полнослойной плоскостной раны, разработанной Л .И. Слуцким [20]. Для создания экспериментальной раны у животного, находящегося под наркозом, производили депиляцию шерсти в области холки, после чего хирургическими ножницами иссекали лоскут кожи округлой формы примерно 10 мм в диаметре. В области раны удаляли жировую клетчатку. Рану растягивали тупым пинцетом, и под кожу вводили тефлоновое кольцо с внутренним диаметром, равным 2 см и высотой 10 мм. В нижней части кольцо имело бортик, препятствовавший выпадению кольца из раны. Сверху на кольце фиксировалась стерильная пленка, предотвращающая высыхание и загрязнение раны. Пленку на ране заменяли ежедневно после проведения всех манипуляций. Кольцо снимали на пятый день после последнего облучения крыс.
Получение раневого экссудата и выделение из него лейкоцитов. Раневой экссудат собирался автоматическими пипетками в пластиковые пробирки в течение четырех дней после операции. Экссудат собирали в начале экспериментального дня до облучения крыс лазером. Клетки выделяли по модифицированной нами методике, описанной [21]. Подробно процедура выделения клеток из экссудата описана в пр еды-дущих работах [22]. Экссудат после извлечения клеток использовали для определения антиок-сидантной активности и супероксиддисмутаз-
ной активности. Все клетки хранили на холоде и использовали в течение четырех часов после забора экссудата.
П р оцедура облучения. И спользовали гелий-кадмиевый лазер, излучающий в синей области спектра, с длиной волны излучения 441,2 нм (Plasma, Pоссия), твердотельный лазер, излучающий в зеленой области спектра, с длиной волны излучения 532,5 нм (Laser Сотрай, Россия) и гелий-неоновый лазер УЛФ-01, излучающий в красной области спектра, с длиной волны излучения 632,8 нм (Ро ссия). Облучение производили на второй, третий, четвертый и пятый дни после создания раны. Крыс контрольной группы подвергали тем же манипуляциям, что и крыс опытных групп, но облучения ран у них не проводили. Облучение ран у опытных крыс осуществляли таким образом, чтобы диаметр пучка лазера, падающего на рану, совпадал с внутренним диаметр ом кольца, т.е. площадь пятна была равна 3,14 см2. Мощность лазерного излучения измеряли на уровне раны, и для лазера, излучающего в синей области, она составляла 20 мВт, а для лазеров, излучающих в красной и зеленой областях света -9 мВт. Время, необходимое для облучения тем или иным лазером, было обратно пропор цио-нально мощности используемого лазера.
Определение функциональной активности лейкоцитов раневого экссудата методом люми-нол-зависимой хемилюминесценции. Хемилю-минесценцию (ХЛ) исследуемых объектов измеряли на хемилюминометре ХЛМ-3 (Россия), содержащем в качестве регистрирующего элемента ФЭУ-100. Операции по калибровке хе-милюминометра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.