Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ANTI-STRESS EFFECT TERAHERTS WAVES AT A FREGUENCY OF ATMOSPHERIC OXYGEN ON THE CHANGE OF PARAMETERS OF LINEAR FLOW VELOCITY IN THE EXPERIMENT

Kirichuck V.F. 1 Antipova O.N. 1 Velikanov V.V. 1 Velikanova T.S. 1
1 Saratov State Medical University
В настоящее время доказана роль стресса как главного этиологического фактора ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонической болезни и многих других заболеваний. Устранение данного этиологического фактора сердечно-сосудистой патологии практически невозможно из-за роста интенсивности производственных процессов, что закономерно влечет за собой развитие «болезней адаптации». При этом наблюдается ряд неблагоприятных изменений, которые связаны с локальными и системными нарушениями гемодинамики. Медикаментозные способы коррекции и профилактики данных нарушений не всегда приводят к ожидаемым эффектам и нередко сопровождаются развитием нежелательных побочных эффектов. Изу­чено влияние превентивного режима облучения электромагнитными волнами терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода на показатели линейной скорости кровотока в магистральных артериях белых крыс. Показано, что терагерцевое воздействие на указанных частотах способно оказывать антистрессорный эффект, проявляющийся в отсутствии постстрессорных изменений в линейной скорости кровотока в магистральных сосудах у экспериментальных животных.
Today proved the role of stress as the main etiological factor of coronary heart disease, atherosclerosis, hypertension and many other diseases. Elimination of the etiological factor for cardiovascular disease is almost impossible because of the increase in the intensity of production processes, which naturally leads to the development of «diseases of adaptation». While there is a number of adverse changes that are associated with local and systemic hemodynamic disorders. Medicated ways of correcting and preventing data breaches do not always lead to the desired effect and is often accompanied by the development of unwanted side effects. The effect of the irradiation preventive terahertz electromagnetic waves at frequencies of molecular spectrum of emission and absorption of atmospheric oxygen on the performance of the linear velocity of blood flow in the arteries of the white rats. It is shown that these effects on terahertz frequencies can provide anti-stress effect, which manifests itself in the absence of changes in poststressornyh linear velocity of blood flow in the great vessels in experimental animals.
hemodynamic
linear speed of a blood-groove
the THZ-wave
atmospheric oxygen
1. Apparatus for the treatment of electromagnetic waves of extremely high frequency O.V. Betsky, Krenitsky AP Mayborodin AV Tupikin VD – Patent «Rospatent» a useful model № 50835 of 27 January 2006.
2. Kirichuk V.F., Ivanov A.N., Andronov E.V. Influence of Terahertz Electromagnetic Waves with Frequencies of Nitrogen Oxide on Post Stress Disorders of Carbohydrate Component and Activity of Platelet Glycoprotein Receptors – Biomedical Radioelectronics, 2010, no. 5, pp. 39-46.
3. Kirichuk V.F., Ivanov A.N., Kiriyazi T.S. Correction of microcirculatory disturbances with terahertz electromagnetic radiation at nitric oxide frequencies in albino rats under conditions of acute stress – Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2011, Vol. 151, no. 3, pp. 259–262.
4. Kirichuk V.F., Tsymbal A.A., Krenitsky A.P. Recovery of Primary Indices of Metabolic Status by Exposure to Terahertz Electromagnetic Waves with Frequencies of Nitrogen Oxide (150.176 – 150.64 GHz) as a Result of Expirement – Biomedical Radioelectronics, 2011, no. 1, pp. 30–35.
5. Tsymbal A.A., Kirichuk V.F., Antipova O.N. Changes of Concentration of Adrenocorticotropic Hormone in Blood of Experimental Animals as a Result of Exposure to Terahertz Electromagnetic Waves with 129.0 GHz Frequency of Atmospheric Oxygen During Acute and Continuous Stress – Biomedical Radioelectronics, 2011, no. 8, pp. 23–29.
6. Kirichuk V.F., Ivanov A.N., Kiriyazi T.S. Changes in Functional State of Endothelium and Peripheral Perfusion of Albino Rats with Acute Immobilization Stress as a Result of Exposure to Terahertz Electromagnetic Waves with Frequencies of Nitrogen Oxide – Biomedical Radioelectronics, 2010, no. 12, pp. 30–37.
7. Tsymbal A.A., Kirichuk V.F. Changes in Blood Gas and Electrolyte Concentration Caused by Exposure to Terahertz Radiation with Frequencies of 150.176 – 150.64 GHz During Stress – Pathologic Physiology and Experimental Therapy, 2011, no. 1, pp. 49–51.
8. Kirichuk V.F., Tsymbal A.A. Effects of terahertz irradiation at nitric oxide frequencies on intensity of lipoperoxidation and antioxidant properties of the blood under stress conditions – Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2009, Volume 148, no 2, pp. 200–3.
9. Kirichuk V.F., Tsymbal A.A. Application of Terahertz Electromagnetic Waves with Frequencies of Nitrogen Oxide for Correction of Functional Status of Thyroid Body During Stress – Bulletin of Russian Academy of Medical Sciences, 2010, no. 4, pp. 37–40
10. Kirichuk V.F. Hemorheology and electromagnetic radiation EHF Saratov: Saratov State Medical University in 2003.
11. Oganov R.G. Demographics and cardiovascular disease in Russia: Cardiology. 2007. T.6, no. 8. рр. 7–14.
12. Potselueva M.M., Pustovidko A.V., Evtodienko Yu.V. The formation of reactive oxygen species in aqueous solution under the influence of electromagnetic radiation EHF – Doklady Academii Nauk, 1998, no. 3, pp. 415–418
13. Kirichuk V.F., Tsymbal A.A., Krenitsky A.P. Application of Terahertz Electromagnetic Waves with 129.0 GHz Frequency of Atmospheric Oxygen for Blood Clotting and Fibrinolytic Disorder Treatment – Biomedical Radioelectronics, 2009, no. 9, pp. 11–16.
14. Pshennikova M.G., Smirin B.V., Bondarenko O.N. Deposition of nitrogen oxide in rats of different genetic lines and its role in the anti-stress effect of adaptation to hypoxia – Russian Journal of Physiology named after N.M. Sechenov, 2000, Volume 86, no. 2, pp. 174–181.
15. Kirichuk V.F., Ivanov A.N., Antipova O.N. Electromagnetic radiation of the terahertz range at the nitric oxide frequency in correction and prophylaxis of functional activity disorders in thrombocytes of white rats under long-term stress – Cytology, 2007, Vol. 49, no. 6, pp. 484–490.

Одной из актуальных проблем современного здравоохранения по-прежнему остаются профилактика и лечение сердечно-сосудистых заболеваний, в частности, нестабильной стенокардии и инфаркта миокарда в связи с высокой их распространенностью в структуре общей заболеваемости, инвалидности и смертности трудоспособного населения [11].

В настоящее время доказана роль стресса как главного этиологического фактора ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонической болезни и многих других заболеваний. Устранение данного этиологического фактора сердечно-сосудистой патологии практически невозможно из-за роста интенсивности производственных процессов, что закономерно влечет за собой развитие «болезней адаптации». При этом наблюдается ряд неблагоприятных изменений, которые связаны с локальными и системными нарушениями гемодинамики. Медикаментозные способы коррекции и профилактики данных нарушений не всегда приводят к ожидаемым эффектам и нередко сопровождаются развитием нежелательных побочных эффектов.

В литературе широко представлены работы по изучению влияния электромагнитного излучения терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150, 176–150–664 ГГц на нарушенную функциональную активность тромбоцитов [15], гемокоагуляционные и фибринолитические свойства крови [13], газовый и электролитный состав крови [7], процессы липопероксидации и антиоксидантные свойства крови [8], функциональное состояние щитовидной железы [9], основные показатели метаболического статуса [4], уровень кортикостерона в крови [5], рецепторный аппарат форменных элементов крови [2], состояние эндотелия сосудов [6] и микроциркуляцию [3]. Поскольку недостаток кислорода в органах и тканях ведет к нарушению окислительных процессов, изменяя нормальное функционирование и жизнедеятельность всего организма в целом, обусловливая ишемию и гипоксию, важным является изучение влияния электромагнитных волн на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода. Так, показано влияние данного вида излучения на реологические свойства крови и структурно-функциональные особенности эритроцитов больных стабильной стенокардией в условиях in vitro [10].

Все вышеизложенное дает право говорить о терапевтическом влиянии волн терагерцевого диапазона на частоте молекулярного спектра атмосферного кислорода, однако в известной литературе отсутствуют данные о возможности использования терагерцевых волн частотой 129,0 ГГц в качестве метода профилактики гемодинамических нарушений, возникающих при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

Целью исследования явилось установить характер влияния предварительного режима облучения терагерцевыми волнами на частоте атмосферного кислорода 129,0 ГГц на показатели линейной скорости кровотока в магистральных артериях у экспериментальных животных.

Материалы и методы исследования

Для реализации поставленной цели проводили исследование линейной скорости кровотока в магистральных артериях: брюшной аорте и бедренной артерии у 75 белых нелинейных крыс-самцов массой 180–220 г. Моделью нарушения показателей линейной скорости кровотока в магистральных артериях являлся острый иммобилизационный стресс, который воспроизводили фиксацией животных на спине в течение 3-х часов однократно. Исследуемые животные составили 5 групп по 15 особей в каждой: 1 – контрольная (интактные животные), 2 – сравнительная, включала животных в состоянии острого иммобилизационного стресса, 3, 4, 5 – опытные, содержала животных, подвергшихся 5, 15, 30-минутному терагерцевому облучению на частоте атмосферного кислорода перед острым иммобилизационным стрессом.

Участок кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины животных облучали электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц с помощью аппарата КВЧ-терапии «Орбита» [1]. Облучатель располагался на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Мощность излучения аппарата – 0,7 мВт, а плотность мощности составляла 0,2 мВт/см2.

Исследование линейной скорости кровотока в брюшной аорте и бедренной артерии осуществляли с помощью ультразвукового портативного микропроцессорного допплерографа ММ-Д-Ф («Minimax», Россия). Использовали ультразвуковой допплеровский преобразователь с рабочей частотой ультразвукового зондирования 10 МГц. Регистрировались следующие показатели гемодинамики: средняя линейная скорость кровотока (Vam), средняя линейная систолическая скорость кровотока (Vas), средняя линейная диастолическая скорость кровотока (Vad) и градиент давления (PG).

Полученные результаты обработаны с использованием программы Statistica for Windows (версия 6.0) с помощью общепринятых параметрических и непараметрических методов статистического анализа. Большинство полученных данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали U-критерий Манна–Уитни, на основании которого рассчитывались Z-критерий Фишера и показатель достоверности p.

Результаты исследования и их обсуждение

Показано, что в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит изменение показателей линейной скорости кровотока, что сопровождается статистически достоверным по сравнению с группой контроля увеличением средней линейной, средней линейной систолической, средней линейной диастолической скоростей кровотока и градиента давления (табл. 1, 2). Так, в брюшной аорте линейная скорость кровотока увеличивается на 26 %, систолическая – на 15 %, диастолическая – на 77 %, градиент давления – на 34 %. В бедренной артерии происходит возрастание линейной скорости кровотока на 50 %, систолической – на 23 %, диастолической – на 25 %, градиент давления увеличивается на 67 %.

При облучении волнами терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5 минут перед острым иммобилизационным стрессом в магистральных артериях экспериментальных животных брюшной аорте и бедренной артерии наблюдается отсутствие статистически значимых различий в значениях всех исследуемых показателей линейной скорости кровотока по сравнению с интактными животными. Дальнейшее увеличение времени воздействия электромагнитными волнами терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода до 15 и 30 минут вызывают эффект, аналогичный 5-минутному облучению (см. табл. 1, 2).

Следовательно, воздействие предварительного режима терагерцевого облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5, 15 и 30 минут на гемодинамику в магистральных артериях экспериментальных животных способно оказывать антистрессорный профилактический эффект.

Таблица 1

Линейная скорость кровотока в брюшной аорте крыс-самцов при остройстресс-реакции и различных временных режимах предварительного облучения ЭМИ ТГЧ на частотах МСИП атмосферного кислорода

Показатели

Группы животных

Vam (средняя линейная скорость кровотока), см/с

Vas (средняя линейная систолическая скорость кровотока), см/с

Vad (средняя линейная диастолическая скорость), см/с

PG (градиент давления) мм рт. ст

Контроль

15,2

(14,04;15,8)

34,5 (32,93;37,64)

3,13

(0,78;4,7)

0,46

(0,4;0,54)

Иммобилизационный стресс

17,7

(17,17;20,6)

Z1 = 4,33

p1 = 0,000015

40,56 (35,28;43,91)

Z1 = 2,65

p1 = 0,007941

3,92

(3,13;6,27)

Z1 = 2,07

p1 = 0,038089

0,64

(0,49;0,73)

Z1 = 2,63

p1 = 0,008443

Предварительный режим терагерцевого облучения общей продолжительностью (мин)

5

15,35

(14,35;16,61)

Z1 = 0,53

p1 = 0,596702

Z2 = 3,44

p2 = 0,000583

34,5

(32,93;36,07)

Z1 = 0

p1 = 1

Z2 = 2,57

p2 = 0,010166

0,78

(-2,36;4,7)

Z1 = 1,17

p1 = 0,241322

Z2 = 2,38

p2 = 0,017258

0,46

(0,4;0,51)

Z1 = 0,076

p1 = 0,939743

Z2 = 2,49

p2 = 0,012612

15

16,15 (14,35;16,87)

Z1 = 0,53

p1 = 0,596702

Z2 = 3,36

p2 = 0,000769

Z3 = 0,19

P3 = 0,850107

36,78 (30,58;36,85)

Z1 = 0,15

p1 = 0,879829

Z2 = 2,72

p2 = 0,006502

Z3 = 0,3

P3 = 0,762369

0,78

(0,1;2,35)

Z1 = 1,55

p1 = 0,121225

Z2 = 2,99

p2 = 0,002827

Z3 = 0,11

P3 = 0,909722

0,5

(0,36;0,51)

Z1 = 0,076

p1 = 0,939743

Z2 = 2,57

p2 = 0,010166

Z3 = 0,3

P3 = 0,762369

30

16,5

(15,74;16,61)

Z1 = 0,907

p1 = 0,364347

Z2 = 3,33

p2 = 0,000881

Z3 = 1,09

P3 = 0,273037

Z4 = 0,76

P4 = 0,449692

37,27

(32,93;39,2)

Z1 = 0,98

p1 = 0,325752

Z2 = 1,74

p2 = 0,0821

Z3 = 1,02

P3 = 0,30749

Z4 = 1,32

P4 = 0,185878

1,56

(0,78;3,13)

Z1 = 1,13

p1 = 0,25684

Z2 = 2,83

p2 = 0,004587

Z3 = 0,6

P3 = 0,54535

Z4 = 0,98

P4 = 0,325752

0,525

(0,4;0,6)

Z1 = 0,907

p1 = 0,364347

Z2 = 1,59

p2 = 0,112412

Z3 = 0,94

P3 = 0,344705

Z4 = 1,17

P4 = 0,241322

Примечание: в каждом случае приведены средняя величина (медиана – Ме), нижний и верхний квартили (25 %;75 %) из 15 измерений.

Z1, p1 – по сравнению с группой контроля; Z2, p2 – по сравнению с группой животных в состоянии стресса; Z3, p3 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 5 мин перед стрессом; Z4, p4 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 15 мин перед стрессом.

Иммобилизация животных приводит к развитию общего адаптационного синдрома или стресса, в основе которого лежит активация стресс-реализующих систем, главным образом кортикотропин-рилизинг фактора, адренокортикотропного гормона, глюкокортикоидов и катехоламинов.

Катехоламины и глюкокортикостероиды являются мощными вазоконстрикторами, и вследствие их избыточного и длительного поступления в кровь происходит сужение сосудов, увеличивается общее периферическое сопротивление, что, несомненно, приводит к нарушению гемодинамики и адекватного кровоснабжения органов и тканей.

Таблица 2

Линейная скорость кровотока в бедренной артерии крыс-самцов при остройстресс-реакции и различных временных режимах предварительного облучения ЭМИ ТГЧ на частотах МСИП атмосферного кислорода

Показатели

Группы животных

Vam (средняя линейная скорость кровотока), см/с

Vas (средняя линейная систолическая скорость кровотока), см/с

Vad (средняя линейная диастолическая скорость), см/с

PG (градиент давления) мм рт. ст

Контроль

9,67

(8,48;10,39)

21,17

(19,6;22,74)

-1,57

(-2,36;0,78)

0,17

(0,14;0,19)

Иммобилизационный стресс

13,13

(12,01;13,91)

Z1 = 4,46

p1 = 0,000008

24,30

(23,52;28,23)

Z1 = 3,86

p1 = 0,000115

1,56

(0,78;3,92)

Z1 = 3,65

p1 = 0,000262

0,23

(0,21;0,33)

Z1 = 3,795

p1 = 0,000148

Предварительный режим терагерцевого облучения общей продолжительностью (мин)

5

9,8

(9,33;10,86)

Z1 = 0,76

p1 = 0,449692

Z2 = 3,78

p2 = 0,00157

19,99

(19,6;21,17)

Z1 = 0,91

p1 = 0,364347

Z2 = 3,48

p2 = 0,000507

-0,395

(-1,57;0,1)

Z1 = 0,87

p1 = 0,384674

Z2 = 2,53

p2 = 0,01133

0,15

(0,14;0,17)

Z1 = 0,91

p1 = 0,364347

Z2 = 3,48

p2 = 0,000507

15

9,79

(7,81;10,23)

Z1 = 0,15

p1 = 0,879829

Z2 = 3,78

p2 = 0,000157

Z3 = 0,76

p3 = 0,449692

21,2

(20,38;23,52)

Z1 = 0,83

p1 = 0,40568

Z2 = 2,49

p2 = 0,012612

Z3 = 1,55

p3 = 0,121225

–1,57

(–1,57;0,1)

Z1 = 0,19

p1 = 0,850107

Z2 = 2,985

p2 = 0,002827

Z3 = 0,87

p3 = 0,384674

0,17

(0,16;0,21)

Z1 = 0,91

p1 = 0,364347

Z2 = 2,49

p2 = 0,012612

Z3 = 1,66

p3 = 0,096305

30

9,3

(9,07;9,96)

Z1 = 0,075

p1 = 0,939743

Z2 = 3,78

p2 = 0,000157

Z3 = 1,13

p3 = 0,25684

Z4 = 0,15

p4 = 0,879829

22,4

(21,17;22,74)

Z1 = 1,44

p1 = 0,150928

Z2 = 2,27

p2 = 0,023343

Z3 = 2,15

p3 = 0,03121

Z4 = 0,42

p4 = 0,677585

-1,57

(–2,36; –1,57)

Z1 = 0,87

p1 = 0,384674

Z2 = 3,44

p2 = 0,000583

Z3 = 2,23

p3 = 0,025749

Z4 = 1,36

p4 = 0,173618

0,19

(0,17;0,19)

Z1 = 1,74

p1 = 0,0821

Z2 = 2,27

p2 = 0,023343

Z3 = 2,65

p3 = 0,008151

Z4 = 0,64

p4 = 0,520523

Примечание: в каждом случае приведены средняя величина (медиана – Ме), нижний и верхний квартили (25 %;75 %) из 15 измерений.

Z1, p1 – по сравнению с группой контроля; Z2, p2 – по сравнению с группой животных в состоянии стресса; Z3, p3 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 5 мин перед стрессом; Z4, p4 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 15 мин перед стрессом.

Посредниками действия электромагнитного излучения терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода в клетках и биологических жидкостях являются активные формы кислорода (АФК) [12]. Они образуются ферментативно за счет изменения гидратации белковых молекул и повышения до определенного уровня активности НАДФ.Н оксидазы, циклооксигеназы, ксантиноксидазы, при этом их концентрация поддерживается на стационарном уровне. АФК, в свою очередь, с участием Са2 + стимулируют растворимую гуанилатциклазу, накопление цГМФ в клетках эндотелия сосудов и повышение активности NO-синтазы, что увеличивает продукцию NO. Это может быть одним из механизмов осуществления как антистрессорного, так и вазодилатирующего эффектов терагерцевых волн на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц, так как синтезированный оксид азота способен связываться в комплексы и образовывать своеобразное депо в эндотелии сосудов, из которого при необходимости возможно его освобождение [14].

Заключение

На экспериментальной модели нарушений линейной скорости кровотока в магистральных артериях при остром иммобилизационном стрессе доказано, что предварительный режим терагерцевого облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5, 15 и 30 минут способен оказывать антистрессорный эффект. Это делает возможным использование данного вида излучения для профилактики гемодинамических нарушений, возникающих при ряде патологических состояний.

Рецензенты:

Андронов Е.В., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского, ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов;

Токаева Л.К., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского, ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 04.04.2013.