6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Физиотерапия, лазерная терапия / Эффективная_лазерная_терапия_Том_2_Эффективность_лазерной_терапии

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

Так было до недавнего времени и с изучением первичного механизма БД НИЛИ, авторы практически всех обзорных публикаций по тематике пересказывали своими словами многочисленные гипотезы и констатировали: «не знаем». Подчеркнём, что это всегда касалось только первичного звена изучаемогоявления, вотношениижевторичныхпроцессовситуациябылаиостаётся принципиальноиной, десяткитысячисследованийвыявилимножествотеперь уже известных закономерностей и заложили основы успешного применения лазерной терапии в клинической практике. Но эмпирического опыта недостаточно для того, чтобы развивать направление и методологию, а не только следоватьстандартнойметодике. Дляэтогоинадопониматьзакономерности, т. е. чтобудетпроисходитьвслучаеизменениярежимоввоздействия, азнание именно первичных процессов позволяет разобраться в данном вопросе.

Ситуация резко изменилась после того, как мы задействовали метод системного анализа, одного из мощнейших инструментов в руках исследователей, позволившего объединить все гипотезы в единую модель механизмов биологического (терапевтического, лечебного) действия НИЛИ и устранить противоречия (чаще всего кажущиеся) ранее выдвигаемых версий. На основе предложенной нами модели БД НИЛИ как термодинамического запуска Ca2+- процессов стало возможным прогнозирование результата воздействия при изменении начальных условий (параметров лазерного излучения и методик). Этоважнокакминимумдляобеспечениябезопасностипроведенияпроцедур, понимания ограничений в пределах варьирования, но также и для развития метода, его оптимизации. У лазерной терапии наконец-то появилась серьёзная теоретическая и методологическая основа, позволяющая самое главное – предсказывать результат проводимых мероприятий по совершенствованию методики, повышению её эффективности.

Разобщённость исследователей, работающих, казалось бы, в одной области изучения влияния ЭМИ на биологические объекты, но лишь используя излучение разного частотного диапазона, поражает. Так, например, Р.Э. Тигранян (2010) пишет: «Механизм биологического действия сверхслабых доз рассматривается на основе некоторых общих закономерностей, имеющих место при взаимодействии различных физических факторов с биологическими системами, и ограничивается сверху условно частотами порядка 3 · 109 Гц – примерно до этих значений частоты, несущей ЭМИ, исследованы некоторые эффекты, идентичные реализуемым с помощью других неионизирующих излучений». Но идею неспецифичности и общности механизмов биологического действия ЭМИ можно уверенно пролонгировать также на оптический диапазон, до частот 1015 Гц. Надо всего лишь немного выйти за рамки узкоспециализированного взгляда на объект научного исследования. Эффекты воздействия НИЛИ и ЭМИ малой мощности других диапазонов очень схожи, гамма-излучение и переменное магнитное поле [Левин В.И., 2000], СВЧ (3–30 ГГц) [Тигранян Р.Э., 2010], КВЧ (30–300 ГГц) [Бецкий О.В.

и др., 2004; Ордынская Т.А. и др., 2008; Чуян Е.Н., 2003]. Если почитать эти

50

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по дерматологии сайта https://meduniver.com/

Часть I. Теоретические основы и общие положения

и другие работы, в которых изучаются первичный механизм БД неионизирующего ЭМИ, создаётся полное ощущение, что речь идёт об одном частотном диапазоне. Логичнее просто сделать вывод об универсальности и общности этих процессов, наличии общего, единого первичного механизма.

Р.Э. Тигранян (2010) выделяет три основные закономерности воздействия неионизирующего излучения на биологические структуры, не объясняемые, по мнению автора, существующими представлениями о возможных путях взаимодействия с биологическими объектами.

1.Частотнозависимые резонансные эффекты наблюдаются при отношении длины волны воздействующего фактора к размеру биологического объекта, равном нескольким порядкам.

2.Фазозависимые эффекты наблюдаются при действии импульсов неионизирующего излучения в опредёленные фазы периодического биологического процесса, характеризуемые наибольшей активностью объекта.

3.Уровни интенсивностей воздействующего фактора на несколько порядков ниже биологически значимых.

Как всё это созвучно тому, что известно исследователям лазериндуцированных биоэффектов!

МногочисленныеавторырассматриваютвнешнееЭМИвовзаимодействии с субклеточными органеллами или биомолекулами как объектами собственногоэлектромагнитногополя(ЭМП) клетки[Beneduci A., 2008; Berg H., 2004; Challis L., 2005; Chiabrera A. et al., 1985; Foster K.R., 2000; Kanokov Z. et al., 2009; Karimov A., Shcheglov V., 2000; Sonnier H., Marino A., 2001]. Основная проблема при таком подходе заключается в том, что квант энергии ЭМИ в большинствеслучаевменьшесреднейэнергиитепловогошума(kBT), поэтому поглощённое ЭМИ вроде бы не способно оказать существенное влияние на биосистемы [Adair R., 2003; Kanokov Z. et al., 2009]. Однако V. Binhi иA. Rubin (2007) поясняют, что понятие «kBT» введено в статистической физике и применимо только для систем вблизи теплового равновесия, в которых ЭМИ не могут изменить среднюю колебательную энергию молекул. Но биологическиесистемыненаходятсявтермодинамическомравновесии, некоторыеиз ихстепенейсвободывращательныхиколебательныхуровнейслабосвязаныс другими, время термализации (необходимое для перераспределения энергии

вдругие степени свободы) может быть значительно больше, чем в системах, находящихся в тепловом равновесии (неодушевлённые предметы), поэтому неудивительно, что ЭМИ могут вызвать значительное изменение энергии некоторых степеней свободы до диссипации или её перераспределение [Binhi V., Rubin A., 2007]. В обзоре M. Cifra с соавт. (2011) и сборнике [Giuliani L., Soffritti M., 2010] приводятсямногочисленныепримерытакихвзаимодействий

вширочайшем диапазоне длин волн (частот), от УФ-света до террагерцового диапазона ЭМИ. Более подробно эту тему рассматривать не будем, поскольку она выходит за рамки книги, важно лишь подтверждение единства электро-

51

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

магнитного взаимодействия живой и неживой природы в разных частотных диапазонах.

В объяснении первичного механизма БД НИЛИ В.М. Чудновский (2002) одним из первых исходил из неспецифичности этого процесса, в основе которого, по его мнению, лежит изменение под действием лазерного света в пространственно-ограниченном малом объёме коэффициента преломления n (в пределах ∆n ~ 10–3). Этот эффект был показан ранее для различных водных растворов, моделирующих биологическую жидкость (рис. 1.18) [Скопинов С.А., Яковлева C.B. 1987].

Рис. 1.18. Изменение показателя преломления биораствора после освечивания ГНЛ ( = 633 нм); 1 – сыворотка крови (15 мВт/см2); 2 – раствор человеческого сывороточного альбумина (45 мВт/см2) (Скопинов С.А., Яковлева C.B., 1989)

Изменение под действием лазерного света коэффициента преломления n и связанного с ним коэффициента диэлектрической проницаемости ε биожидкости (водного раствора) влечёт за собой изменение активности ионов раствора fi. В частности, от величины n зависит величина редокс-потенциала. Эта связь описывается системой уравнений в рамках расширенной теории Дебая–Хюккеляввидеквадратичныхилогарифмическихзависимостей[Нью- мен Дж., 1977]. Изменение ε (или n) приводит к изменению fi, что снижает потенциальные барьеры важнейших биохимических реакций, в том числе ключевых, запуская каскад изменений параметров гомеостаза биологической системы.

Математические выкладки, сделанные В.М. Чудновским (2002), показывают, что итоговые энергетические сдвиги в биологической системе могут на 3–6 порядков быть значительнее, чем энергия НИЛИ, вызвавшая цепную реакцию. Этовомногомобъясняетдостаточностьминимальногоуровняэнергетической плотности для инициирования ответной реакции биообъекта на

52

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по дерматологии сайта https://meduniver.com/

Часть I. Теоретические основы и общие положения

внешнеевоздействие. Иесливкачествеобъекта«усиленияактивностиионов» выбрать высвобождение из внутриклеточных депо Ca2+, а не абстрактные рассуждения про «конденсацию динамических возбуждений», «солитоны», «бозонные лавины» и т. п., то всё выглядит вполне убедительно и логично. После детального обсуждения такой трактовки автор идеи согласился, что конкретизация исходной модели способствует дальнейшему продвижению в познании всей картины происходящего.

Вкачестверемарки. Однойизцелейтеоретическогоисследованияявляется определение величин, не поддающихся непосредственному измерению, т. е. предсказание. Другой задачей теории является объяснение данной совокупности фактов. Эксперимент может дать ответ на вопрос, что происходит, но вопросы, каким образом и почему, останутся нерешёнными. Само явление, безусловно, должнологическивытекатьизпредположения. Таккакразличных предположений, объясняющих данную ограниченную совокупность фактов, очень много, а чаще бесконечно много, мы начинаем выбирать из них те, которые объясняли бы возможно большее число явлений. Затем уже рассматриваем выводы, вытекающие из гипотезы, и сравниваем их с экспериментальными данными. При обилии фактов относительно исследуемого явления элемент предсказания не используется, для этого случая характерны лишь многочисленныеколичественныесогласиямеждутеориейиужеполученными экспериментальными данными. При подтверждении теории мы имеем дело с предсказанием. Хотяэтозвучитпарадоксально, вфизикетруднонайтипример такогопредсказания, чегонельзясказатьобиологии. Причинойэтогоявляется количественное мышление физиков, выработавшееся у них за многие века, поскольку связи между физическими явлениями изучаются экспериментально, то такое изучение обычно является количественным. До недавних пор у биологовделообстоялонетак, чтообъясняетсясложностьюиизменчивостью биологических явлений, а также трудностями исследования количественных связей, следовательно, в биологии чрезвычайно важными являются методы математического анализа, позволяющие как предсказывать результат эксперимента, так и объяснять всю полученную в ходе исследования совокупность фактов [Рашевски Н., 1966].

Несмотря на очевидные успехи применения системного анализа и возрастающий интерес к методу во всём мире, ВАК Минобразования России почему-то исключила его из перечня научных специальностей для биологии и медицины, где подобный метод нужен, как нигде. Развитие системного анализа в медико-биологических науках приобретает на современном этапе особое значение, поскольку накопление фактического материала значительно опережает его должное осмысление, не делается даже простой систематизации, иразрывстремительнорастёт. Агдедиалектическийпереходколичества в качество? Когда же под словом «наука» будут подразумевать не простую констатацию «новых научных фактов», но способность думать и делать выводы? Как чиновники не могут понять, что простое изложение фактов не есть

53

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

наука? Только Исаак Ньютон, открыв закон всемирного тяготения, может считаться настоящим учёным, а не те тысячи «наблюдателей», описывающих падение различных предметов, что-то вроде такого: «пух падает медленно, а камень быстро». К счастью, системный анализ в медико-биологичес- кой науке России, может быть не в достаточной степени, но развивается, во многом благодаря ежедневной и плодотворной работе многих энтузиастов. Отдельную признательность и благодарность хотелось бы выразить проф. А.А. Хадарцеву и проф. В.А. Фролову за их неоценимый вклад в развитие научной методологии.

Кроме того, существует известная проблема разобщённости учёных, даже работающих в одной области мировой науки, но проводящих свои исследования всего лишь на различных моделях. Вот свежий пример. Ещё в 1962 году в классическом эксперименте по замене ядра яйцеклетки лягушки ядромвзрослойклеткибылообнаружено, чтоспециализацияклетокобратима [Gurdon J.B., 1962]. Но лишь спустя 40 лет показали, что и взрослые животные клетки также можно перепрограммировать в стволовые [Takahashi K., Yamanaka S., 2006]. Нобелевскийлауреат2012 годаДжонГёрдонтакобъяснил причинузадержкиразвитияметодологииклонированияживотныхнадесятки лет: «Исследователиживотныхнечитаютработытех, ктозанимаетсялягушками». Вот и в лазерной терапии сотни прекрасных исследований либо забыты, либо неправильно интерпретируются, иногда даже их авторами. В итоге на десятилетия тормозится развитие науки и практики.

Но вернемся к основной теме.

Дляполнотывосприятияобщейкартинысостоянияделвлазернойтерапии какнаучномнаправлении, впервуюочередь, насовременномэтапееёразвития крайневаженкритическийанализсделанныхранееошибок, неверныхзаключений и выводов. Хотя бы для того, чтобы отвергнуть раз и навсегда очевидные заблуждения, активно поддерживаемые некоторыми оппонентами. Всех, инасвтомчисле, интересуетобъективнаяистина, поэтомумырассматриваем не только термодинамическую модель первичных механизмов, уже полностью доказавшую свою состоятельность, и на основе которой разработано множествоновых, действительноэффективныхметодиклазернойтерапии, но также основные гипотезы, предложенные ранее. Критерием истины является практика, апосколькуизучениемеханизмовБДНИЛИноситсугубоприкладной характер, то в качестве лучшего объективного практического критерия может служить обоснование эффективности методик лазерной терапии при вариации параметров воздействия. Другими словами, если теория может правильно предсказывать оптимальные режимы ЛТ, значит, она верная. Именно в таком аспекте мы и рассматриваем научные данные, а также сделанные на их основе выводы.

В отдельных главах более подробно представлены доказательства оптимизации различных действующих факторов, определяющих эффективность лечебной методики. В первую очередь этот касается свойств самого НИЛИ:

54

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по дерматологии сайта https://meduniver.com/

Часть I. Теоретические основы и общие положения

длинаволны, когерентность, степеньполяризации, мощностьирежимработы лазерного источника (непрерывный, модулированный или импульсный), частота повторения импульсов и др. Не менее принципиальное значение имеют и другие параметры методики: время экспозиции и площадь. С точки зрения повышения эффективности лечения наиболее важным, на наш взгляд, является методическое соответствие основным принципам хронобиологического подходаклечению(многочастотноевоздействие). Этомупосвящена4-ячасть монографии.

Известные закономерности, представленные в основных разделах книги, не были объяснены ни одной из предложенных ранее гипотез, зато являются прямым и очевидным следствием рассматриваемой нами модели первичного механизма БД НИЛИ (как термодинамического запуска Ca2+-зависимых про-

цессов) [Москвин С.В., 2003(2), 2007, 2008, 2008(2), 2010]. Тем самым полно-

стью и неопровержимо подтверждается справедливость предложенной нами последовательностиразвитияпроцессоввследствиепоглощенияквантовсвета внутриклеточными компонентами.

Обращаем внимание на то, что в книге мы рассматриваем только низкоинтенсивное (низкоэнергетическое) лазерное излучение – НИЛИ. Взаимодействие биологических структур с энергией хирургических лазеров, мощным излучением в случае фотодинамической терапии (ФДТ) или специфической фототерапии(например, лампаМинина) носитпринципиальноинойхарактер, механизмы и закономерности там совершенно другие.

Итак, лазерный свет в терапии – это внешний регулятор клеточной биохимической активности и физиологических функций организма в целом. Принципиально важно понимать взаимодействие НИЛИ с биологическими объектами в виде многоступенчатого процесса, развивающегося после первичного акта поглощения энергии фотона. Обычно выделяют два независимых этапа со своими механизмами: первичный процесс и вторичные ответные реакции. Поскольку при изучении терапевтических эффектов лазерного воздействия такжерассматриваютсяклиническиеаспекты, вмедицинскойлитературечаще всего условно добавляют и их:

1)первичныепроцессы(изменениесостоянияэлектронныхуровнеймолекул живого вещества, стереохимическая перестройка молекул, локальные термодинамические сдвиги, возникновение повышенной концентрации Ca2+ в цитозоле);

2)вторичныеэффекты(распространениеволнповышеннойконцентрации Ca2+ в клетке и между клеток, стимуляция (или угнетение) Ca2+-зависи- мых биопроцессов на клеточном уровне, изменение функционального состояниякакотдельныхсистембиологическойклетки, такиорганизма в целом);

3)эффекты последействия (образование продуктов тканевого обмена, отклик систем иммунного, нейрогуморального, эндокринного регулирования и т. д.).

55

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

Всё это и определяет широчайший спектр ответных реакций организма на лазерное воздействие, начиная от первичного акта поглощения энергии фотона и заканчивая реакцией различных регулирующих систем организма (рис. 1.19) [Москвин С.В., 2008]. Данная схема в итоговой части также обычно дополняется деталями и особенностями патогенеза конкретного заболевания.

Рис. 1.19. Последовательность развития биологических эффектов после воздействия НИЛИ (механизмы биологического

и терапевтического действия НИЛИ)

Изучение вторичных эффектов продолжается, многое ещё предстоит понять, в первую очередь с точки зрения оптимизации параметров терапевтических методик, но именно после практически всеобщего признания модели термодинамического запуска Ca2+-зависимых процессов, как первичного механизма БД НИЛИ, лазерная терапия получила мощнейший импульс для своего развития. Появилась возможность обоснования и разработки новых, высокоэффективных методик на базе современных аппаратов («Матрикс», «Матрикс-Уролог», «Лазмик®», «Лазмик-ВЛОК», «Агиур®» и др.), позволяющих обеспечивать наиболее оптимальные характеристики воздействия, в которых используются только лазеры с параметрами, необходимыми именно для целей и задач лазерной терапии. Современные лазерные терапевтические аппараты не только являются инструментом для реализации эффективных методик в практическом здравоохранении, но и расширяют методологичес-

56

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по дерматологии сайта https://meduniver.com/

Часть I. Теоретические основы и общие положения

кие возможности за счёт применения новых спектральных, энергетических и пространственно-временных параметров лазерных источников.

Наиболееважнымдляоптимизацииметодиклазернойтерапииявляетсяпониманиеименнопервичногомеханизма, нанёммыостановимсямаксимально детально. Вторичные процессы достаточно подробно изложены в многочисленныхкнигах, изданныхзадесяткилетпримененияметода, какобоснование эффективности лазерной терапии в различных областях медицины. В рамках темы данной книги вторичные механизмы не рассматриваются, а некоторые ссылки на наши работы даны лишь для верификации данных. Но вначале несколько предварительных замечаний по теме.

Лежат ли в основе лазерной терапии фотобиологические эффекты?

Многим такая постановка вопроса покажется бессмысленной – конечно, это фотобиологический процесс по определению, хотя всё и не так просто. Дело в том, что вначале механизмы БД НИЛИ изучали почти исключительно фотобиологи со своими стереотипами и профессиональной узостью восприятия окружающей действительности. И чуть было всё не загубили. Рекомендации для практических врачей, сделанные ими на основе своих взглядов на проблему, оказались совершенно неприемлемыми, эффективность методик была равна нулю. Тот случай, когда к советам некоторых учёных не очень-то

инадо прислушиваться. Это ещё одна причина, по которой лазерная терапия не так широко распространена в современном практическом здравоохранении, как она того заслуживает – слишком верим теоретикам. К счастью, наши врачи в большинстве своём грамотные и понимающие люди, а собственный успешный практический опыт ставят выше некоторых абстрактных умозаключений. Постараемся разобраться в сути проблемы именно в критическом ключе здравого скептицизма.

Вопрос, накоторыйужедавноданответ: существуетлиспецифическаясистема фотобиорегуляции и фоторецепторы, соответственно? Такое предположение, например, высказывал Н.Ф. Гамалея (1972), но оно не нашло никакого подтверждения. Все исследователи в настоящее время обсуждают различные неспецифические акцепторы как первичные звенья взаимодействия НИЛИ с биологическими объектами, прежде всего на уровне живой клетки.

Необходимо также определиться, имеем мы дело с фотохимической или фотофизической природой первичного механизма. Вероятнее всего, именно на первом этапе, с физическими процессами, поскольку фотохимия изучает всё-такифотоиндуцированныеизменениясостояниямолекул, непосредственно участвующих в химической реакции, проходящие чаще всего в растворах. Лазерный же свет чрезвычайно малой интенсивности (энергии, мощности)

ив том спектральном диапазоне, которые используются в терапии, просто не способен инициировать прямые фотохимические ответные реакции из-за

57

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ

малойэнергиивозбужденияэлектронныхуровней[ТурроН., 1967]. Биохимические процессы, конечно же, активизируются в живой клетке под действием НИЛИ, но они исключительно вторичны. Такого мнения в настоящее время придерживается большинство исследователей, хотя некоторые авторы и пытаютсяпредлагатьсвои, абсолютнонесостоятельныеивесьмаспецифические варианты. Например, предположение о возможности двухфотонного поглощения или появления второй гармоники от основной длины волны. Прямой перевод молекулы в одно из активных состояний невозможно обеспечить в техспектральныхдиапазонах, гденетполоспоглощения[ТурроН., 1967]. Для этоготребуетсяудовлетворитьспецифическимтребованиямкпрозрачностии анизотропности среды [Шпольский Э.В., 1962], что невозможно обеспечить в биологическом объекте из-за множества «мишеней» с пересекающимися полосами поглощения при исключительно, напоминаем, малой плотности мощности лазерного света.

Важенещёодинмомент, относящийсяскореектерминологии, нонетолько. Частоговорятомеханизмах«фотобиоактивации», чтосовершеннонекорректно, посколькуНИЛИможеткакстимулировать, такиингибироватьразличные процессы. Правильнее использовать термины «коррекция», «нормализация» и др. Конечно, речь в данном случае идёт не о конкретных исследованиях, но о самом принципе. Если же в культуре получили стимуляцию митотической активности, то так и надо, конечно же, писать, это понятно. Кроме всего прочего, как уже отмечалось выше, некоторых людей настораживают слова «активация» и «стимуляция», особенно в ассоциативной связи с различного рода опухолями.

На вопрос, вынесенный в название раздела, мы отвечаем категорически отрицательно. Как будет показано ниже, в классической фотобиологии не могут никоим образомпроявляться тезакономерности, которыенаблюдаются при взаимодействии НИЛИ с биологическими объектами. В первую очередь речь идёт о явно нелинейном характере энергетической зависимости. Разве может в фотобиологии наблюдаться такое явление, как усиление отклика при снижении интенсивности действующего фактора? Нет, поскольку работают законы фотобиологии, определяющие исключительно линейный характер взаимодействия. Например, попробуйтепоставитьрастениевтемноту– разве будет оно расти и развиваться быстрее, чем на солнечном свете?

Чтобы не быть голословными, приведём выводы из одного исследования, посвящённогоособенностямлазериндуцированной(ГНЛ, 633 нм, непрерывный режим) стимуляциисинтезабелкашестидрожжевыхкультур[Fedoseyeva G.E. et al., 1988], хотявсякнигаидалеепростопереполненаподобнымипримерами. В табл. 1.1 приведена удивительная закономерность, из которой следует, что чем выше оптическая плотность, тем больше нужно энергии для получения стимулирующего эффекта. Разве такое может быть в фотобиологии?

Более того, на рис. 1.20 представлена зависимость стимуляции синтеза белка для нескольких дрожжевых культур с различной плотностью. На ниж-

58

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по дерматологии сайта https://meduniver.com/

Часть I. Теоретические основы и общие положения

Таблица 1.1

Корреляционная связь между оптической плотностью и оптимальной энергетической плотностью (ЭП) (Fedoseyeva G.E. et al., 1988)

Рис. 1.20. Стимуляция синтеза белка в зависимости от ЭП (на нижнем графике только максимально эффективные значения): 1 – Saccharomycodes ludwigii;

2 – Torulopsis sphaerica; 3 – Candida boidinii; 4 – Candida maltosa;

5 – Saccharomyces cerevisiae 14; 6 – Candida boidinii (Fedoseyeva G.E. et al., 1988)

59