научная статья по теме ОБ ИНДИВИДУАЛИЗАЦИИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ДОЗ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО ИЗМЕНЕНИЯМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКСИГЕНАЦИИ КРОВИ Биология

Текст научной статьи на тему «ОБ ИНДИВИДУАЛИЗАЦИИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ДОЗ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО ИЗМЕНЕНИЯМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКСИГЕНАЦИИ КРОВИ»

БИОФИЗИКА, 2015, том 60, вып. 3, с. 534-541

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 615.849.19

ОБ ИНДИВИДУАЛИЗАЦИИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ДОЗ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО ИЗМЕНЕНИЯМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКСИГЕНАЦИИ КР ОВИ

© 2015 г. Г.А. Залееекая

Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, 220072, Минск, пр. Независимости, 68, Беларусь

E-mail:zalesskaya@imaph.bas-net.by Поступила в p едакцию 10.03.15 г.

Изучено воздействие лазерно-оптического излучения на кровь разных пациентов, облучаемую in vivo. Объекты исследования - три серии образцов крови пациентов, полученные при экстракорпоральном ультрафиолетовом облучении крови, внутривенном облучении крови лазерным излучением и надвенном облучении крови соответственно. До и после облучения сопоставлены результаты оптической оксиметрии и газовый состав венозной крови. Продемонстрированы результаты положительного и отрицательного влияния облучения крови на характеристики кислородного обмена отдельных пациентов и на содержание некоторых продуктов метаболизма. Показано, что при одной и той же энергетической дозе их изменения зависят от индивидуальных, исходных значений степени насыщения гемоглобина венозной крови кислородом и ее фотоиндуцированных изменений, которые объективно отражают индивидуальную чувствительность пациентов к воздействию оптического излучения на кровь и могут использоваться для оценки эффективности фототерапии.

Ключевые слова: фототерапия, степень насыщения гемоглобина кислородом, газовый состав крови.

Воздействие оптического излучения на кровь с терапевтическими целями, получившее название фотогемотер апии (ФГТ), относится к числу быстро прогрессирующих областей со -временной медицины, успешно развивавшихся на протяжении XX столетия [1—3]. Однако несмотря на несомненные успехи, до настоящего времени остаются нерешенными такие актуальные проблемы фототерапии, как разработка способов оценки ее эффективности для отдельных пациентов и методов контроля индивидуальной восприимчивости к фототерапевтическим процедурам. К настоящему времени наряду с положительными терапевтическими результатами фототер апии в литератур е приводятся отрицательные, свидетельствующие не только об отсутствии статистически достоверных улучшений в состоянии больного, но и о негативном действии [4-6]. Отмечалась плохая воспроизводимость результатов, различная чувствительности к фототерапии у разных больных, проявление стимулирующего действия в узком интервале энергетических доз [7,8]. У

Сокращения: ФГТ - фотогемотерапия, УФОК - облучение крови излучением УФ-лампы, ВЛОК - внутривенное облучение крови лазерным излучением, НЛОК - надвенное облучение крови лазерным излучением.

некоторых пациентов стандартный метод фототерапии с фиксированными дозами светового воздействия вызывал непредсказуемые, отрицательные реакции уже во время процедур [9]. Научное объяснение положительных и отрицательных результатов лечения в большинстве работ отсутствовало. Следует отметить, что оказалось невозможным предсказать эффекты воздействия ФГТ в живом организме на о сновании процессов, выявленных в культурах клеток и изолированных тканях. В связи с этим, несомненно, актуальным становится изучение первичных фотопроцессов, инициируемых в крови пациентов терапевтическими дозами ла-зерно-оптического излучения; выявление индивидуальных особенностей ее фотомодификации. Решение этих задач способствует углублению наших представлений о молекулярных механизмах действия фототерапии, открывает возможности для разр аботки методов индивидуализации энергетических доз низкоинтенсивного оптического излучения, используемых в различных вариантах фототерапии, что относится к числу ее важнейших задач.

Цель настоящего исследования - определение факторов, в наибольшей мере характеризующих индивидуальную чувствительность пациентов к облучению крови низкоинтенсивным

оптическим излучением, и изучение возможностей их использования для оценки эффективности ФГТ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования являлись образцы крови пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, отобранные до пр оцедур ФГТ, непосредственно после их окончания, а также через 20-30 мин после завершения курса. В первой серии образцов исследовалась кровь пациентов (n = 30), получавших пять ежедневных процедур экстракорпорального облучения кро -ви излучением УФ-лампы (УФОК, X = 254 нм, плотность мощности на поверхности кюветы 1,5 мВт/см2) (аппар ат «Надежда», Р оссия). Вто -рая серия образцов - кровь пациентов (n = 20), получавших семь ежедневных процедур внутривенного облучения крови (ВЛОК) излучением полупроводникового лазера (X = 670 нм, 2 мВт на выходе световода, t =20 мин, аппарат «Р одник», Беларусь). Тр етья сер ия образцов - кровь пациентов (n = 26), ежедневно в течение семи дней получавших надвенное облучение крови в локтевой вене (НЛОК) излучением полупроводникового лазера (X = 670 нм, мощность 200 мВт, t = 20 мин, аппарат «Родник», Беларусь), при таком способе воздействия около 70% излучения, падающего на поверхность кожного покрова, достигает крови в вене. В каждом из методов использовались постоянные дозы, рекомендованные к применению Министерством здравоохранения Республики Беларусь (Постановление № 95 от 18.09.2007 г.). Обр азцы крови, взятые для анализа, были стабилизированы гепарином.

Для образцов облученной и необлученной крови на спектр офотометрическом блоке прибор а ABL-800 (Radiometer, Дания), который за одно измерение определяет оптическое пропускание обр азца на 128 длинах волн в спектральном интервале 478-678 нм, измеряли содержание различных фракций гемоглобина, степень насыщения гемоглобина венозной кр ови кислородом (S VO2) и концентр ации лактата и глюкозы. Парциальные давления газов венозной крови (руО2, ^СО2) определяли газоанализатором прибора ABL-800. Степень насыщения артериальной крови (S AO2) оценивали по данным пульсоксиметрии (ЮМ-300, ЮТАС, Украина). Изучали данные биохимического и общего анализа крови. Корреляционный анализ выполняли с использованием критерия Пирсона (уровень значимости принимался равным менее 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Уже в первых наших работах [10,11] было показано, что ВЛОК с использованием Ые-Ке-лазера приводит к изменениям поглощения кро -ви в областях спектра, чувствительных к окси-генации крови (полоса Соре, дублет полос 540 и 570 нм, область 650-950 нм). Результаты последующих исследований воздействия на кровь УФ -излучения ртутной лампы (X = 254 нм) [12] и полупроводниковых лазеров (X = 670, 800 нм) [13] подтвердили сделанный в ра -ботах [10,11] вывод, что наблюдавшиеся при ФГТ изменения электронных спектров поглощения образцов крови и эритроцитарной массы обусловлены изменением содержания окси- и деоксигемоглобина. Динамика фотоиндуциро-ванных спектральных изменений, отражавших разницу в содержании окисленного и восстановленного гемоглобина на разных этапах ФГТ, была изучена в работе [14]. Спектральные изменения, подобные для разных длин волн оптического излучения, отличались по величине для образцов крови отдельных пациентов вследствие индивидуальной восприимчивости пациентов к воздействию низкоинтенсивного оптического излучения на кровь [13].

Как было показано в работах [10-14], фотодиссоциация комплексов гемоглобина с ли-гандами при поглощении оптического излучения гемоглобином крови приводит к изменениям характеристик оксигенации: степени насыщения гемоглобина венозной крови кислородом 5У02, концентр ации оксигемоглобина ^(ЫЪ02); пар циальных давлений руО2 и руС02. Изменения газового состава венозной кр ови и степени насыщения гемоглобина кислородом при отделении и присоединении лигандов подтверждают предложенный на о сновании спектральных исследований механизм воздействия низкоинтенсивного оптического излучения на кровь [10,11]. Гемоглобин, имеющий на использованных для ФГТ длинах волн коэффициенты поглощения, значительно превосходящие коэффициенты поглощения других молекулярных компонентов крови, - первичный фотоакцептор лазерно-оптического излучения. Фотодиссоциация комплексов гемоглобина с лигандами -первичный фотопроцесс, инициируемый в кро -ви терапевтическими дозами низкоинтенсивного оптического излучения.

Одна из выявленных характерных особенностей ФГТ - тенденция к нормализации ха-рактеристик оксигенации во время процедур (рис. 1а). Краткосрочные изменения характеристик оксигенации крови во время курса облучения и долговременные изменения, которые

Рис. 1. Изменения степени насыщения гемоглобина кислородом 5у02 в течение курсов ФГТ. (а) - Зависимость 1 - УФОК (темный кружок - перед процедурой, светлый кружок - во время процедуры для образцов крови, отобранной из кюветы для УФ облучения крови); зависимость 2 - УФОК (темный треугольник - перед процедурой, светлый треугольник - во время процедуры для образцов крови, отобранных из вены); зависимость 3 - ВЛОК (темный квадрат - перед процедурой, светлый квадрат - во время процедуры). (б) - Зависимость Д5 у02 от исходных значений 5 у02 в конце курса НЛОК. Каждая точка на рисунке соответствует измерениям для одного пациента.

определялись для каждого из пациентов после окончания курса, отличались. Возросшие во время облучения величины РуО2 и 5 у02, отличавшиеся для каждого пациента, приближались к оптимальным для венозной крови значениям (руО2 = 40 мм рт. ст., 5 у02 = 70%), но снижались до исходных или даже более низких значений к началу следующего сеанса [14]. П роисходящие в течение курса изменения РуО2 и 5у02 показывают, что их количественное сопоставление для каждого из пациентов возможно только для образцов, отобр анных в одинаковые, фиксированные моменты времени.

К числу наиболее важных хар актерных о со -бенностей ФГТ относится избирательность ее действия на показатели оксигенации крови отдельных пациентов, достигнутые в конце курса. При одной и той же энергетической дозе у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями они изменялись в широких пределах (18% < 5у02 < 60%, 17 < руО2 < 36 мм рт. ст. после УФОК ; 16% < 5 у02 < 60%, 17 < руО 2< 40 мм рт. ст. после НЛОК) и зависели, как от индивидуальных исходных величин 5у02, так и от их

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.

Показать целиком