Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 4
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Раны 7
1.2 Ожоги 7
1.3 Язвы желудка 9
1.4. Естественный процесс заживления ран 10
1.5 Терапевтические подходы в лечении различных ран 13
1.6 Молекулярные мишени действия ИПМИ 14
1.6.1 Влияние ИПМИ на энергетику клеток 14
1.6.2 Влияние ИПМИ на окислительный статус клетки 16
1.6.3 Влияние ИПМИ на кальциевые процессы внутри и на поверхности клетки 19
1.6.4 Роль стволовых клеток и ниши стволовых клеток и ВКМ в стимуляции
ранозаживления ИПМИ 22
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
2.1. Методика моделирования ожога 25
2.2 Методика воздействия, характеристики поля 26
2.3 Анализ показателей и статистическая обработка 26
3.1 Анализ терапевтического действия ИПМИ в отношении заживления ран различного
типа 28
3.2 Исследование действия ИПМИ на регенерацию ожоговой раны в комбинации со
стволовыми клетками 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 39
К настоящему времени в различных областях регенеративной медицины успешно применяются магнитотерапия, ДМВ- и КВЧ-терапия, в которых используются преимущественно смодулированные (непрерывные) электромагнитные излучения. При этом намного более эффективное биологическое действие оказывают ЭМИ, генерирующиеся в амплитудно- или импульсно-модулированном режиме. На данный момент, не вызывает сомнений тот факт, что эффективность применения электромагнитных полей зависит от параметров генерации ЭМИ. Известно, что даже низкоинтенсивные ЭМИ имеющие частотную модуляцию при определенных частотах совпадения их частоты с эндогенными частотами организма дают выраженные физиологические эффекты. Поэтому перспективной для целей физиотерапии будет использование генераторов микроволнового и рентгеновского импульсно-периодических излучений с возможностью варьирования по частое и амплитуде в широких пределах. Это позволяет подобрать необходимую комбинацию параметров (несущая частота, амплитуда поля (интенсивность и доза), частота повторения импульсов, различное количество импульсов за сеанс и различное количество и частота сеансов) которая будет максимально эффективной для коррекции каждого конкретного типа патологий и для заживления ран разных этиологий и локализации.
Подобные источники наносекундного импульсно-периодического микроволнового (ИМПИ) излучения разработаны в Институте сильноточной электроники СО РАН. В настоящее время в Отделе физической электроники ИСЭ СО РАН накоплены обширные экспериментальные данные о высокой биологической эффективности ИПМИ, генерирующихся в импульсно-периодическом режиме с импульсами наносекундной длительности. Несомненным преимуществом в случае применения наносекундного импульсно-периодического микроволнового и рентгеновского излучений является возможность использования пиковых значений энергии в широком диапазоне интенсивностей. При этом из-за короткого импульса (несколько наносекунд) и огромной скважности, по среднему значению интенсивность такого воздействия не будет превышать предельно-допустимых уровней безопасного воздействия. Именно эта особенность излучения обеспечивает более сильное биологическое действие по сравнению с не импульсным при одинаковых уровнях интенсивности. Помимо этого, можно использовать более простые режимы модуляции, а именно, импульсно-периодический.
К настоящему времени проведены исследования, которые показали высокую биологическую эффективность микроволнового излучения, генерируемого в импульсно- 4
периодическом режиме с импульсами наносекундной длительности. Полученные данные указывают на способность наносекундного импульсно-периодического микроволнового излучения изменять эмбриогенез дрозофил [Большаков М. А. и др., 2000], запускать окислительные процессы в клетках [Bolshakov M.A., 2005], модулировать работу
антиоксидантных систем клетки [Князева И.Р., 2013], индуцировать апоптоз [Litvyakov 2005], ингибировать пролиферацию опухолевых клеток [Buldakov M.A., 2011, 2013 Zharkova 2012], влиять на репарацию ДНК в нормальных и опухолевых клетках [Васильев С.А., 2012], стимулировать заживление кожных ран и изъязвлений желудка [Zharkova L. P. et al., 2012; Мамонова Н. В. и др., 2009], влиять на нейрональную активность структур головного мозга [Керея А.В. и др., 2017], снижать размеры жировых клеток и общий объем жировой ткани [Керея А.В. и др., 2014], ингибировать пролиферацию опухолевых клеток и запускать каскад апоптотических реакций [Булдаков М. В. и др., 2009].
Все эти данные позволяют предположить, что наносекундные импульсы реализуют свои эффекты, затрагивая вышеуказанные мишени и механизмы. Наиболее выражение эффекты ИПМИ оказывает на активно делящиеся клетки (такие стволовые и опухолевые). Важной особенностью воздействия наносекундных микроволновых импульсов на различные ткани и клеточные культуры является то, что во всех случаях эффекты зависят от частоты повторения импульсов и интенсивности / дозы воздействия. В качестве механизма реализации эффектов ИПМИ в настоящее время рассматривают [Жаркова Л. П., 2010] повышение концентрации активных форм кислорода и изменение работы антиоксидантных систем, что может приводить к окислительной модификации белков, нарушая их активность с одной стороны, и изменения частотных характеристик ионов кальция при формировании внешнего электромагнитного поля
Таким образом, механизмы действия ИМПИ на данный момент раскрыты не до конца.
По этой причине целью работы является проанализировать реакции разных типов ран на воздействие наносекундных микроволновых импульсов.
Цель диктует постановку и выполнение следующих задач:
1. Проанализировать динамику заживления ран различной этиологии после воздействия ИПМИ и ИПМИ в комбинации со стволовыми клетками;
2. Сравнить размеры эффектов ИПМИ на ускорение регенерации;
3. Исследовать возможные механизмы действия ИПМИ на регенерацию.
