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.