Механизмы лечебного действия
При поглощении энергии кванта лазерного излучения электроны биологических тканей могут переходить на более высокие энергетические уровни, вызывая электронное возбуждение биомолекул. Возвращение электронов в исходное состояние может сопровождаться испусканием квантов, что приводит в возбуждение соседние биомолекулы. За счет этого проникающая способность лазерного излучения увеличивается. Передача энергии лазерного возбуждения с электронно-возбужденных молекул (фотодоноров) на невозбужденные (фотоакцепторы) может происходить и путями безизлучательного обмена (индуктивно-резонансным и обменно-резонансным). Биомолекулярные комплексы, находясь в возбужденном состоянии, приобретают высокую реакционную способность, что приводит их к активному участию в процессах клеточного метаболизма (рис. 34). Энергия фотонов лазерного излучения вызывает разрыв слабых внутримолекулярных связей, расщепление биомолекул, увеличение их свободных форм, которые обладают высокой биологической активностью.
Кванты лазерного излучения
Рис. 34. Механизмы действия и лечебные эффекты лазеротерапии
Максимум спектра поглощения биомолекул ферментов совпадают с длиной волны лазерного излучения, что способствует более избирательному проникновению лучей лазера и активации ферментов. В связи с этим лазерное излучение красного спектра поглощается преимущественно молекулами ДНК, цитохрома, цитохромоксидазы, супероксиддисмутазы, каталазы, усиливая биостимулирующий эффект лазеротерапии. Лазерное излучение ближнего инфракрасного диапазона поглощается в основном молекулами кислорода и нуклеиновых кислот, что приводит к увеличению содержания более активных (свободных) биомолекул и радикалов, ускорению синтеза белка, РНК, ДНК, коллагена, изменению окислительно-восстановительных процессов.
Воздействие лазерного излучения на клеточном уровне характеризуется сдвигами в физико-химических свойствах клеточных мембран, что проявляется изменением поверхностного заряда, диэлектрической проницаемости, вязкости, подвижности макромолекулярных комплексов, приводящие к повышению механической барьерной и матричной функции мембран. Лазерные лучи активизируют белоксинтетический процесс клеточного ядра, антиоксидантную и дыхательную системы клетки, комплекс микросомальных гидроксилаз (ферменты, катализирующие присоединение кислорода), гепатоциты, циклические нуклеотиды (коферменты ферментативных реакций), фосфотидилинозитидины (субстраты энергетического обмена). Активация синтеза белка и нуклеиновых кислот сопровождается усилением процессов гликолиза, липолиза и окислительного фосфорилирования клеток, что увеличивает потребление кислорода, повышает внутриклеточные окислительные реакции. Это определяет такие процессы, как скорость роста и пролиферацию тканей, кроветворение, активность иммунной системы и микроциркуляцию, дегидратацию воспалительного очага, фагоцитарную активность нейтрофилов. Эти процессы реализуются на тканевом, органном и генерализованном уровнях.
При облучении раневых повреждений кожи стимулируются фибробласты (клетки, синтезирующие волокнистые структуры соединительной ткани), а продукты денатурации белков действуют как
эндогенные индукторы репаративного и трофического процессов. Под влиянием облучения увеличивается протеолитическая активность щелочной фосфатазы в ране, подвергаются деструкции и разрыву оболочки микроорганизмов, что также способствует усилению репаративных процессов и росту грануляционной ткани.
Отмечено, что при инфицированных ранах и при обострении хронического воспалительного процесса более целесообразно применение лазеров ультрафиолетового диапазона, обладающих ингибирующим эффектом для подавления альтерации и экссудации. В стадии пролиферации и регенерации используют лазеры красного и инфракрасного диапазонов. В случаях с вялотекущими воспалительными и дегенеративно-дистрофическими процессами воздействуют излучением только красного или инфракрасного спектра.
Лазерное облучение угнетает тактильную чувствительность тканей вследствие инактивации кожных рецепторов, механизмом которой является изменение пространственных форм белков (конформации белков) натриевых каналов нейролеммы. Уменьшаются импульсная активность рецепторов и возбудимость проводящих нервных волокон кожи, ведущие к уменьшению болевой чувствительности.
Местные процессы облученных участков кожи формируют рефлекторные реакции (путем аксон-рефлекса или сегментарно-метамерных связей) внутренних органов или генерализованных реакций, проявляющиеся активацией желез внутренней секреции (в том числе симпато-_адреналовой системы, глюкокортикоидной функции надпочечников), иммунокомпетентных органов и систем, клеточного и гуморального иммунитета, гемопоэза, остеогенеза и др. Следовательно, лазерное облучение запускает комплекс нейрогуморальных и межклеточных механизмов регуляции физиологических функций организма, а воздействие его в терапевтических дозировках можно рассматривать как адекватный физиологический раздражитель естественно протекающих в клетке физико-химических, биофизических, биохимических процессов. Это дает возможность вмешиваться в патологические изменения на любом этапе и добиваться восстановления гомеостаза.
Так, под влиянием лазерного излучения усиливается гемопоэз (увеличивается количество эритроцитов и ретикулоцитов, усиливается регенерация костного мозга, активизируется противосвертывающая система, снижается СОЭ) как прямым, так и косвенным путями воздействия. Прямое воздействие лазерного луча приводит к уменьшению резистентных эритроцитов и к распаду их небольшого количества. Продукты распада эритроцитов стимулируют костно-мозговое кроветворение. Косвенное действие лазерного излучения заключается в активизации нейро-эндокринной системы и прежде всего в усилении функции гипофиза (вырабатывающего пептидные гормоны, регулирующие функции других желез внутренней секреции) и щитовидной железы (вырабатывающей тиреогормоны), которые непосредственно участвуют в регуляции кроветворения.
В настоящее время широкое распространение получили такие методы лазеротерапии как аутотрансфузия лазером облученной крови (АЛОК) и транскутанное лазером облучение крови (ЛОК). В основе лечебного действия лазерной гемотерапии лежат прежде всего процессы взаимодействия излучения с клеточными структурами форменных элементов крови – активируются внутриклеточные мембранные элементы, ферментные системы и ядерный аппарат. Это приводит к увеличению кислородной емкости эритроцитов, стимуляции дифференцировки и функциональной активности клеток крови. Изменения физико-химических свойств крови (микро - и макрореология, рН, окислительно-восстановительный потенциал), активности ферментов, скорости биохимических реакций и др. способствуют снижению скорости агрегации тромбоцитов, содержания фибриногена, нарастанию уровня свободного гепарина и фибринолитической активности сыворотки крови. Скорость тромбообразования при этом существенно замедляется. Изменение конформационного (пространственного) состояния гемоглобина улучшает транспорт кислорода.
При воздействии лазерного излучения на кровь активируются также неспецифические механизмы противоинфекционного иммунитета. Об этом свидетельствуют усиление бактерицидности сыворотки крови и системы комплемента, снижение уровня С-реактивного белка, возрастание в сыворотке крови содержания иммуноглобулинов IgA,IgM,IgG. Параллельно увеличивается количество лимфоцитов, возрастает ДНК-синтетическая их активность, стабилизируется соотношение субпопуляции Т-хелперов/ Т-супрессоров.
В результате указанных и еще не известных механизмов лазерная гемотерапия обладает следующими лечебными эффектами: дезинтоксикационным, противовоспалительным, иммунокорригирующим, метаболическим, трофико-регенераторным, тромболитическим, десенсибилизирующим, биостимулирующим, сосудорасширяющим, антиаритмическим,антибактериальным, антигипоксическим.
Лазерная гемотерапия приводит:
к повышению резистентности организма;
нормализации микроциркуляции, перекисного окисления липидов, кислотно-щелочного равновесия;
улучшению утилизации кислорода в тканях, функционального состояния органов и систем организма;
стимуляции общего жизненного тонуса.
Сочетание лазерного излучения с воздействием постоянного магнитного поля (магнитолазерная терапия) обуславливает усиление его терапевтической эффективности. При таком сочетании энергия квантов разрывает слабые электролитические связи между ионами и молекулами воды, а магнитное поле способствует этому и в то же время препятствует рекомбинации (обмену) ионов. Постоянное магнитное поле располагает молекулярные диполи тканей вдоль светового потока лазерного излучения, что существенно увеличивает его проникающую способность (до 70 мм) и максимальное поглощение.