Дослідження механізму дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоювання шкірних ран в експерименті

Стан білкового обміну визначали за вмістом загального білка (біуретовим методом), білкових фракцій (методом електрофорезу), за активністю аланін– (АлАТ) і аспартатамінотрансфераз (АсАТ) (метод Райтмана і Френкель) (Карпищенко А.И., 2002).

Вуглеводний обмін оцінювали на основі визначення глюкози в сироватці крові глюкооксидазним методом (Камышников В.С., 2003); обмін гетерополісахаридів досліджували за рівнем хондроїтинсульфатів в реакції помутніння сироватки з риванолом (Левченко В.И. и соавт., 2004); глікопротеїнів – за методом С.Я.Штейнберг та Я.Н.Доценко (1982).

Таблиця 1. Схема експерименту: розподіл щурів за групами та підгрупами з урахуванням інтенсивності випромінювання і за кількістю опромінень

Оцінку азотистого обміну проводили за допомогою визначення рівня вмісту креатиніну в сироватці крові за кольоровою реакцією Яффе за методом Поппера та співавт., а також вмісту у ній сечовини фотометричним методом з діацетилмонооксимом (Камышников В.С., 2003).

З метою оцінки впливу ГВЧ випромінювання на стан клітинного імунітету проведено дослідження динаміки вмісту у крові щурів ефекторних клітин запалення (лейкоцити, нейтрофіли), клітин лімфоїдного ряду, поглинальної і перетравлювальної здатності фагоцитуючих нейтрофілів периферійної крові щурів після індукції запального процесу та 3, 8 та 11 добу після початку його лікування (для контрольних тварин ці терміни фактично відповідали 4, 8 та 12 добі).

Кількість лейкоцитів підраховували у камері Горяєва, відсотковий вміст у крові лімфоцитів і нейтрофілів визначали загальноприйнятим методом шляхом підрахунку лейкоцитарної формули (Петров Р.В. и соавт., 1989).

Поглинальну і перетравлювальну активність нейтрофілів периферійної крові щурів визначали у відношенні до тест-культури умовно-патогенного штаму золотавого стафілокока С-52 після їх сумісної інкубації протягом 30 хв. при 37°С, шляхом оцінки забарвлених мазків, виготовлених з лейкоцитарно-мікробної зависі (Карпищенко А.И., 2002).

Поглинальну здатність нейтрофілів периферійної крові оцінювали за фагоцитарним числом (відсоток фагоцитуючих нейтрофілів на 100 клітин) і фагоцитарним індексом (середня кількість мікробів, поглинених 1 активним нейтрофілом).

Результати досліджень оброблено за методом варіаційної статистики з використанням пакету аналізу MicrosoftExcelXP.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Першим етапом експерименту було вивчення впливу ГВЧ випромінювання на загоєння неінфікованих, “чистих” шкірних ран з випробуванням густин потоку його енергії 4, 8 та 16 Вт/м² .

Проведені планіметричні дослідження показали, що лазерне опромінення з використанням вказаних режимів (4, 8 та 16 Вт/м² ) по-різному впливає на темпи загоєння ран. Позитивний вплив ГВЧ випромінювання на загоєння шкірних ран, який відобразився більш швидкими темпами зменшення площі ран по відношенню до контролю, зареєстровано при застосуванні випромінювання з густиною потоку енергії 4 та 8 Вт/м² . Найменші площі шкірних ран на 5 добу були у щурів після 5 сеансів опромінення (рис.1), а на 8 добу дослідження були у щурів після 7-разового опромінення з густиною потоку енергії 4 Вт/м² (рис.2). При режимі опромінення з густиною потоку енергії 16 Вт/м² темпи загоєння ран у тварин усіх трьох підгруп ІІІ групи практично не відрізнялись від швидкості загоєння у контрольних.

Темпи загоєння ран у дослідній групі з застосованим випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² також були вищими за показники щурів у контрольній і щурів інших дослідних груп. Середній щодобовий відсоток зменшення площі рани у цій дослідній групі тварин становив по підгрупах А, Б й В, відповідно до кількості сеансів опромінення – 12,1; 12,4 та 14,0% (20,5; 20,6 та 23,9 мм² ), у той час як у групі неопромінених тварин – 9,5 % (15,9 мм² ) (рис.3).

Згідно з результатами гістоморфологічних досліджень сприятливий вплив лазерного опромінення на відновні процеси (фібрилогенез, епітелізація, відмежування струпу) в ранах шкіри можна спостерігати при його застосуванні у режимі з густиною потоку енергії випромінюванн 4 Вт/м² (7-разове та 3-разове опромінення). Репаративні процеси в них при такому режимі впливу були значно вираженішими, ніж у тварин контрольної групи, що характеризувалося наявністю більш сформованої сполучної тканини з помірним повнокров‘ям судин, великою кількістю лімфоцитів, тучних клітин, фібробластів; у прискореному відмежуванні некротичного шару та прискоренішій і потужнішій епітелізації країв рани порівняно з контролем.

При дії опромінення з густиною потоку енергії 8 Вт/м² морфологічна картина несуттєво відрізнялась від підгрупи щурів, опромінених в режимі густини потоку енергії 4 Вт/м² . Лейкоцитарна інфільтрація при 8 Вт/м² була більш тривалою (мала місце після 5 діб спостереження), ніж при 4 Вт/м² , а рядність клітин епітелію – меншою при 8 Вт/м² , ніж при 4 Вт/м² . Дія опромінення з густиною потоку енергії 16 Вт/м² на ранову поверхню супроводжувалася розвиненням значного грануляційного шару, вираженою фібротизацією, помірною дистрофією м‘язових волокон. Темпи епітелізації рани при цьому не відрізнялись від темпів епітелізації контрольної групи.

Аналіз результатів вивчення стану основних видів обміну свідчив, що неушкоджуючий і водночас оптимізуючий вплив на метаболічні показники щурів надавало ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² та 3-разовим опроміненням. Це підтверджувалось нормалізацією показників вуглеводного і білкового обмінів, нормалізацією біосинтетичної функції печінки, посиленням утворення г-глобулінів, нормалізацією обміну глікозаміногліканів і співпадало з даними морфологічних досліджень.

Після завершення першого етапу і встановлення, що при густині потоку енергії випромінювання 4 Вт/м² досягалась максимальна нормалізація показників білкового, вуглеводного та ліпідного обмінів, а також гісто-морфологічних характеристик ранового процесу, виявилась можливість звузити пошук оптимальних параметрів впливу даного випромінювання на перебіг гнійно-запального процесу в інфікованій рані.

Для моделювання гнійної рани у якості мікробного чинника було взято монокультуру золотавого стафілокока як мікроба, що найбільш часто висівається з ранового вмісту шкірних ран у хірургічних стаціонарах (за даними цілої низки досліджень – 72-82%).

Планіметричні дослідження динаміки змінення площ інфікованих ран щурів показали, що при їх опроміненні ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² середньодобове зменшення площ ранових поверхонь при 7-разовому опроміненні становило 6,5 % (13,75 мм² ), у той час як після 3-разового – 4 % (8,25 мм² ), при цьому даний показник у контрольній групі тварин становив 3,2 % (6,72 мм² ),що свідчило про ефективніший вплив більшого числа сеансів.

Дані гістоморфологічних досліджень щодо дії випромінювання на стан тканин у ранових ділянках показали, що при густині потоку його енергії 4 Вт/м² воно сприятливо впливає на загоєння інфікованої рани шкіри. Але помітнішим цей вплив спостерігався при застосуванні 7 сеансів опромінення, ніж у контролі та при 3-разовому опроміненні. Це виявилося в активних процесах проліферації фібробластів та гістіоцитів, лімфоцитів, наявності епітеліальних тяжів, які свідчили про активізацію фібрилогенезу, ангіогенезу та епітелізації, що супроводжуються очищенням рани від гнійно-некротичних мас, її контракцією, неускладненим та прискореним загоєнням.

Цитологічний аналіз клітинного складу ексудату ран за термінами спостереження показав, що застосоване гіпервисокочастотне лазерне випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² позитивно впливає на загоєння інфікованих золотавим стафілококом шкірних ран, про що свідчили достовірно вищі темпи загоєння ран відносно контролю.

Більш виражену дію ГВЧ опромінення чинило при семиразовому застосуванні. При цьому у рані відмічається у раніші терміни, порівняно з контрольними щурами, значне зменшення кількості нейтрофільних лейкоцитів (рис.3) та збільшення щільності клітин лімфоїдного ряду та фібробластів (рис.4), що можна розглядати як оптимізацію процесу очищення ран та підвищення рівня клітинних імунних реакцій.

Як свідчать результати контролю бактеріального забруднення ран шкіри, у щурів дослідної групи експериментальні гнійні рани, що були опромінені низькоінтенсивним лазерним ГВЧ випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² згідно з наведеною у розділі “Матеріали та методи” схемою ГВЧ терапії, щонайменше на 2 доби раніше за контрольних щурів очищувалися від мікробної флори, яка була збудником запального процесу (Staphylococcusaureus). Але це очищення не було зумовлено бактерицидним впливом випромінювання на мікробні клітини. У процесі опромінення відбулася активізація захисних механізмів, про що свідчили дані досліджень клітинного імунітету щурів.

Вивчення динаміки вмісту лейкоцитів та складу лейкоцитарної формули периферичної крові щурів показали, що у щурів обох дослідних груп на 3 добу експерименту після 3 опромінень ГВЧ випромінюванням на фоні лейкоцитозу крові мав місце підвищений, порівняно з контролем, рівень нейтрофільного пулу, що свідчило про потужнішу компенсаторну активізацію гранулоцитопоезу, спричинену посиленою міграцією нейтрофілів у ранову ділянку у перші години після моделювання рани. У пізніші терміни експерименту у групі тварин, які одержали 7 сеансів опромінення, спостерігалось прискореніше, ніж у контрольних і щурів з 3-разовим опроміненням, вирівнювання відсотків нейтрофілів і лімфоцитів з цими показниками у інтактних тварин.

Отже, застосування ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² для опромінення інфікованих ран супроводжується сприятливою динамікою з боку кількісних характеристик лейкоцитарно-нейтрофільної ланки крові щурів починаючи з 3 доби і до кінця всього терміну спостереження. Останнє можна характеризувати як позитивний відгук імунної системи організму з індукованим запальним процесом на проведення терапевтичних заходів, і, як результат, відновлення збалансованості гомеостазу наприкінці опромінення. ГВЧ випромінювання чинить активізуючу дію на фагоцитарну функцію нейтрофілів периферійної крові щурів, особливо у ранні терміни запального процесу, що свідчить про його імуностимулюючий ефект при експериментальних запальних процесах.

Підсумовуючи результати експерименту необхідно зазначити таке:

- хоча вплив ГВЧ випромінювання був місцевий, ефект його дії носить системний, організмений характер;

- системний характер відгуку полягає у: нормалізації білкового, азотистого обмінів, позитивній динаміці клітинної складової імунної відповіді;

- прямої бактерицидної дії випромінювання не надає, тому можна вважати, що воно сприяє відновленню клітинної імунної відповіді макроорганізму, завдяки чому знижується рівень мікробного забруднення рани, прискорюються репаративно-відновні процеси, контракція та загоєння рани;

- позитивна зміна таких складових саногенезу організму, як регенерація, компенсація та імунітет, обумовлює перехід варіанту перебігу ранового процесу від вторинного до первинного типу.

ВИСНОВКИ

1. Електромагнітне випромінювання субміліметрового діапазону (лазерне гіпервисокочастотне випромінювання з довжиною хвилі 0,337 мм) та з випробуваними протягом експерименту густинами потоку енергії 4 та 8 Вт/м² не чинить ушкоджуючої дії на організм тварини, при цьому воно активізує зріст та визрівання грануляційної тканини, оптимізує фібрилогенез, сприяє утворенню і проліферації епідермальних ділянок на краях рани.

2. ГВЧ випромінювання має дозозалежний ранозагоювальний ефект. Режим застосування даного випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² та семиразовим опроміненням чинить більш ефективний вплив на репаративно-відновні процеси в інфікованих ранах, ніж трисеансний курс опромінення, або курс опромінення з більшою густиною потоку енергії.

3. Семисеансний режим опромінення субміліметровим випромінюванням з густиною потоку енергії 4 Вт/м² сприяє швидшому очищенню ран від гнійно-некротичних мас за рахунок більш швидкого, порівняно з ранами тварин інших груп, збільшення щільності в рановому ексудаті клітин лімфоїдного ряду, макрофагів та фібробластів, завдяки чому створює сприятливі умови для росту епідермального шару, контракції та загоєння рани.

4. Опромінення інфікованих ран шкіри білих щурів за допомогою ГВЧ випромінювання з вищевказаною густиною потоку енергії є ефективним чинником відносно динаміки біохімічних показників крові, що відображають перебіг запального процесу. Це проявляється у прискореній нормалізації показників вуглеводного і білкового обмінів, обміну глікозаміногліканів, посиленні утворення г-глобулінів, що свідчить про активізацію репаративно-відновних процесів в ушкоджених ділянках шкіри.

5. Дане випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² активізує фагоцитарну функцію нейтрофілів периферійної крові, прискорює їх міграцію з кров’яного русла до ранової ділянки, завдяки чому знижує ступінь бактеріального забруднення рани, а також сприяє посиленню компенсаторного гранулоцитопоезу.

6. Активізація репаративно-відновних процесів у ранах шкіри та відновлення активності клітинно-ефекторної ланки імунітету тварин під дією ГВЧ випромінювання з густиною потоку енергії 4 Вт/м² обумовлює перехід перебігу ранового процесу від вторинного до первинного типу загоєння рани.

7. На основі результатів експериментальних досліджень вивчено механізм впливу ГВЧ випромінювання на загоєння післятравматичних ран шкіри та обгрунтовано можливість його клінічної апробації.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Експериментально-клінічне дослідження можливості використання ГВЧ-випромінювання як лікувального чинника при деструктивно-дистрофічних захворюваннях хребта. Маколінець В.І., Леонтьєва Ф.С., Тимошенко О.П., Шевцов Б.М., Бенгус Л.М. // Ортопедия, травматология и протезирование.- 2000.- №2.- С.122-123. Особистий внесок автора полягає у підготовці тварин, участі у їх опроміненні, підготовці матеріалу до біохімічних досліджень та їх виконанні, обчисленні та аналізі отриманих результатів.

2. Вивчення впливу гіпервисокочастотного випромінювання на стан загоєння шкірних ран у білих щурів. Малишкіна С.В., Шевцов Б.М., Іванов Г.В., Даніщук З.М.// Український медичний альманах.- 2002.- Т.5, №4.- С.67-70. Особистий внесок здобувача полягає у: розробці схеми експерименту, проведенні опромінення тварин, виконанні планіметричних досліджень, підготовці матеріалу до гістоморфологічних досліджень.

3. Маколінець В.І., Шевцов Б.М., Пошелок Д.М. Зміни стану клітинно-ефекторної ланки імунітету у щурів з інфікованими шкірними ранами під впливом низькоенергетичного гіпервисокочастотного випромінювання/ Вестник физиотерапии и курортологи.- 2006.- №2.- С.13-16.

Особистий внесок автора полягає у виконанні моделі гнійної рани, в опроміненні тварин, обробці біологічного матеріалу для вивчення динаміки ряду показників клітинного імунітету у щурів з гнійними ранами шкіри, котрі опромінювали низькоенергетичним ГВЧ випромінюванням, аналізі отриманих результатів.

4. Шевцов Б.М. Вплив низькоенергетичного гіпервисокочастотного випромінювання на деякі показники метаболізму у білих щурів із шкірними ранами// Ортопедия, травматология и протезирование.- 2007.- №4.- С.75-78. Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах, отриманні та обробці сироватки крові тварин, розрахунках числових значень та статистичному обчисленні біохімічних показників, узагальненні результатів.

5. Маколинец В.И., Шевцов Б.Н. Экспериментальное обоснование применения лазерного ГВЧ-излучения в качестве терапевтического фактора для профилактики нагноения и лечения ран// Матеріали науч.-практ. конф.”Нові технології оздоровлення природними та преформованими факторами”.- Харків, 26-27 листопада 2002 р.- С.123-124. Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах білих щурів.

6. Гипервысокочастотная лазерная установка для биомедицинских исследований. Киселев.В.К., Кулешов Е.М., Радионов В.П., Яновский М.С., Маколинец В.И., Шевцов Б.Н./ Радиофизика и электроника.- Сб. науч. трудов ИРЭ НАНУ.- Харьков, 2002.- Т.7, №1.- С.133-136. Особистий внесок автора полягає у розробці і виконанні методики опромінення лабораторних тварин з моделлю післятравматичної шкірної рани.

7. Гипервысокочастотное лазерное излучение как возможный лечебный фактор при коррекции некоторых нарушений опорно-двигательной системы. Маколинец В.И., Киселев В.К., Гращенкова Т.Н., Шевцов Б.Н., Гаевская А.Н., Пиляев В.В., Белый А.И.//Материалы юбил. ХХ Междунар. науч.-практ. конф.”Применение лазеров в биологии имедицине”.-Ялта, 8-11 окт. 2003 г.- С.96-97. Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у післяопераційних шкірних ранах.

8. Обґрунтування можливості використання гіпервисокочастотного лазерного випромінювання як нового фізіотерапевтичного чинника для медичної реабілітації хворих з післятравматичними ранами. Маколінець В.І., Гращенкова Т.М., Шевцов Б.М., Гаєвська А.М., Піляєв В.В.// Матеріали наук.-практ. конф. “Нові підходи в медичній реабілітації”/ Архив клинической и экспериментальной медицины.- 2003.- Т.12, №2.- С.58. Особистий внесок автора полягає у виконанні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах, обчисленні результатів та їх аналізі.

9. ГВЧ лазерное излучение как новый физический фактор медицинской реабилитации при последствиях травм и заболеваниях опорно-двигательного апарата. Маколинец В.И., Леонтьева Ф.С., Киселев В.К., Шевцов Б.Н., Тондий О.Л., Пиляев В.В., Белый А.И.// Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. “Нові медичні технології в клінічній та курортній практиці”.-Київ, 20-22 травня 2004.- С.113-114. Особистий внесок автора полягає у вивченні впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах після операцій з приводу порушень функції опорно-рухової системи.

10. Developmentofahyperhigh-frequencylaserinstallationandthepossibilitiesofit’sapplicationtocorrection of support-motor apparatus disorders. KiseliovV.K., KuleshovYe.M., LeontyevaF.S., MakolinetsV.I., ShevtsovB.N., RadionovV.P., YanovskyM.S./ MSMW’04 Symposium Proceedings. Kharkov, Ukraine, June 21-26, 2004.- P. 868-870.Особистий внесок автора полягає у проведенні експерименту з вивчення впливу ГВЧ випромінювання на перебіг запального процесу у шкірних ранах після операцій з приводу порушень функції опорно-рухової системи.

11. Спосіб профілактики нагнивання та лікування ран післятравматичного генезу. Маколінець В.І., Кисельов В.К., Леонтьєва Ф.С., Лигун Л.М., Шевцов Б.М./ Деклараційний патент на винахід, Україна, 70787 А, 7А61N5/067.- №20031212767; Заяв. 29.12.2003; Опубл. 15.10.2004// Промислова власність.- 2004. Особистий внесок автора полягає в участі в обґрунтуванні на базі експериментальних даних оптимальних параметрів впливу ГВЧ випромінювання для застосування у терапії гнійних післятравматичних ран та виразок шкіри.

12. Маколинец В.И., Шевцов Б.Н., Пиляев В.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения субмиллиметрового диапазона на заживление инфицированных посттравматических кожных ран у экспериментальных животных// Материалы IV Конгресса физиотер. и курортологов/ Вестник физиотерапии и курортологии.- 2006.- №2.- С.88-89.

Особистий внесок автора полягає у моделюванні гнійної шкірної рани у щурів, опроміненні тварин, виконанні планіметричних та імунологічних досліджень, участі у виконанні гістоморфологічних і мікробіологічних досліджень, їх аналізі та обгрунтуванні оптимальних параметрів випромінювання для розробки фізіотерапевтичної методики лікування гнійних ран та виразок шкіри.

АНОТАЦІЯ

Шевцов Б.М. Дослідження механізму дії гіпервисокочастотного випромінювання на загоювання шкірних ран в експерименті. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук


8-09-2015, 22:02