CC BY
51
ВЫЗВАННЫЕ ЭТАНОЛОМ ПОВРЕЖДЕНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ЖЕЛУДКА МЫШЕЙ ДО И ПОСЛЕ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО МИКРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Мамонова Н.В.1, ЖарковаЛ.П.1, Князева И.Р.23, Кутенков О.П.3, Ростов В.В.3, Большаков М.А.1,3
1 Томский государственный университет
2 Сибирский государственный медицинский университет, Томск
3 Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск
Мамонова Наталья Викторовна 634050, Томск, пр. Ленина, д. 36 Тел.: (3822) 52 9600 E-mail: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы в терапии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки нередко используется электромагнитное излучение дециметрового и миллиметрового диапазонов [1]. В 1977 г. В.А. Недзвецкий и И.С. Черкасов применили волны КВЧ-диапазона для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки [2]. В экспериментах на модели полнослойных кожных ран было продемонстрировано, что ЭМИ КВЧ способно ускорять регенерацию поврежденной ткани у мышей [3; 4]. Было показано, что воздействие импульсно-периодического микроволнового излучения (ИПМИ) с импульсами наносе-кундной длительности может оказывать аналогичный эффект на заживление полнослойных кожных ран [5]. Воздействие ИПМИ с импульсно-периодическим режимом может оказаться более эффективным в сравнение с неимпульсным. Это обусловлено тем, что энергия микроволн скомпрессирована в коротком импульсе и в среднем не будет превышать предельно допустимых уровней безопасного воздействия. В этом плане представлялось интересным исследовать действие ИПМИ на репаративные процессы в слизистой оболочке желудка мышей.
Цель работы — изучить влияние ИПМИ с импульсами наносекундной длительности на процессы заживления изъязвлений слизистой оболочки желудка мышей как в условиях изолированного воздействия, так и в комплексе с раствором сбора лекарственных растений.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на 90 беспородных мышах обоего пола массой 25-30 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария при
постоянной температуре, давлении и влажности, световой режим 12:12, корм и питье были доступны в любое время суток. Использовали этаноловую модель экспериментального повреждения слизистой желудка, внутрижелудочно однократно вводили этанол (1 мл 96°/200 г массы животного) [6]. За 24 ч до воздействия ульцерогена животные лишались пищи при свободном доступе к воде. Воздействие ИПМИ на животных осуществлялось с помощью лабораторного генератора на основе магнетрона МИ 505 (Россия) (10 ГГц, длительность импульсов 100 нс). Используемый в работе фитосбор состоял из зверобоя продырявленного — 4 части (6,0 г), кипрея узколистного — 5 частей (7,5 г), мяты перечной — 5 частей (7,5 г), пустырника пятилопастного — 3 части (4,5 г), чаги — 3 части (4,5 г).
Животные были распределены на 8 групп: 1-я ,контрольная группа, животным после воспроизведения повреждений слизистой оболочки не вводили ни лекарственный сбор, ни воздействовали ИПМИ; 2-я группа — мыши с этаноловой язвой подвергались воздействию ИПМИ ежедневно в течение 7 дней. 3-я и 4-я группы интактных мышей с пустым или наполненным водой желудком (в объеме 1 мл на 200 г массы животного) — облучение ИПМИ в течение 7 дней для выяснения наличия повреждающего действия самого ИПМИ на слизистую. Мыши 5-я группы с этаноловой язвой получали ежедневно фитосбор в объеме 1 мл на 200 г массы животного для оценки противоязвенной активности растительного комплекса. 6-я группа подвергалась ложному облучению + фитосбор, а 7-я и 8-я облучались ИПМИ с частотой повторения 8 имп/с и пиковой плотностью потока мощности
(пППМ) 120 Вт/см2 + фитосбор и 1520 Вт/см2 + фитосбор соответственно.
Оценка ульцерогенного эффекта производилась через 1 ч после введения этанола. Для получения исследуемого материала мышей забивали методом цервикальной дислокации, на 3-й, 5-й и 7-й дни эксперимента. После этого извлекались желудки, вскрывались по малой кривизне, промывались холодным физиологическим раствором. С помощью лупы определяли число и площадь деструкций, которые дифференцировались на точечные (менее 1 мм), крупные (более 1 мм) и полосовидные. Слизистую оболочку желудка мышей фотографировали фотоаппаратом марки Pentax K200D. Определяли среднее количество изъязвлений на одно животное и процент животных с язвами в группе [7]. Значимость различий исследуемых показателей сравниваемых выборок определялась с помощью критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В 1-й, контрольной группе животных показали, что слизистая желудка мышей с вызванными этанолом повреждениями способна к достаточно быстрой самостоятельной репаративной регенерации: среднее число изъязвлений на одно животное в контрольной группе уменьшается с 8,6 ± 0,11 на 3-й день до 1,0 ± 0,03 на 7-й день эксперимента (рис. 1 см. на цветной вклейке). Во 2-й группе мышей — с этаноловой язвой + ИПМИ (пППМ 1520 Вт/см2) — процесс заживления изъязвлений в условиях воздействия ИПМИ реализуется быстрее естественной репарации (рис. 1 см. на цветной вклейке). На 3-й день облучения среднее число изъязвлений снизилось на 13%, на 5-е и 7-е сутки эксперимента видимых повреждений слизистой оболочки желудка мышей не было отмечено. Это может означать, что ИПМИ способно оказывать противоязвенное действие, которое реализуется не ранее чем через 5 дней облучения.
Две группы (3-я и 4-я) интактных животных со здоровой слизистой оболочкой желудка использовались для выяснения наличия у ИПМИ повреждающего действия на слизистую: а) пустого желудка, б) заполненного определенным объемом воды. Воздействие ИПМИ само по себе не вызывало изъязвлений на слизистой оболочке желудка. Используемый в работе фитосбор в 5-й группе животных уже через 3 дня применения уменьшал среднее число изъязвлений в расчете на одну мышь на 42%, хотя в последующие дни скорость заживления практически не отличалась от таковой в условиях естественной репарации (рис. 2 см. на цветной вклейке).
На фоне вызванной острой этаноловой язвы противоязвенная активность фитосбора в первые дни применения равна 2 единицам, что позволяет данное средство считать активным [6]. При
сравнении выявленного противоязвенного действия ИПМИ и фитосбора оказалось, что по эффективности ИПМИ сопоставимо с фитосбором.
Состояние слизистой желудка после моделирования этаноловой язвы, облучения ИПМИ и введения фитосбора показано на рис. 3 см. на цветной вклейке.
Последующие 3 серии экспериментов выполнены на мышах с вызванной экспериментальной язвой в условиях ежедневного сочетанного применения фитосбора и ИПМИ (6-я, 7-я и 8-я группы животных). В этих экспериментах уточнялся характер взаимодействия этих двух средств (синер-гический или антагонистический), поскольку, как было выяснено ранее, каждое в той или иной степени по отдельности обладает противоязвенным эффектом.
Состояние слизистой желудка мышей с этаноловой язвой после трехдневного со-четанного действия ИПМИ и фитосбора и после ложного облучения и введения фитосбора показано на рис. 4 см. на цветной вклейке.
В 6-й группе ложнооблученных животных, которые помещались в те же камеры, ограничивающие движение на аналогичное время, требуемое для облучения, и которым в течение недели назначался фитсобор, процесс заживления изъязвлений ухудшился, а противоязвенный эффект фитосбора был полностью утрачен (рис. 5 см. на цветной вклейке).
Вероятнее всего, помещение животных в камеры, ограничивающие движение, является для них кратковременным иммобилизационным стрессом. На это указывает и то, что на 5-е сутки у ложнооблученных животных среднее число изъязвлений увеличилось в 3,5 раза по сравнению с группой мышей с экспериментальной язвой. Известно, что стрессовый фактор занимает не последнюю роль в процессе язвообразования, вызывая секреторные и моторные нарушения, спастические сокращения сосудов стенки желудка и трофические изменения слизистой гастродуоденальной зоны.
У животных с этаноловой язвой (7-я и 8-я группы), которые ежедневно подвергались сочетанному действию фитсобора и ИПМИ, степень повреждения слизистой оболочки желудка и скорость заживления изъязвлений напрямую зависели от интенсивности облучения.
У животных 7-й группы (рис. 6) низкоинтенсивное ИПМИ с пППМ 120 Вт/см2 практически не изменяет среднее число изъязвлений, вызванных этаноловой моделью язвы, и при этом эффективность фитосбора, показанная ранее, утрачивается полностью, так что применение его становится безрезультатным. У животных 8-й группы, облучаемых с пППМ 1520 Вт/см2 и получавших фитосбор, картина повреждений самая значительная
Б >
¡2 о
So 1_ ° OS
oü
Щ о
hjg О b
а.
I- ®
и
га
L Б
га
X
j
га
I-
х ш 2 s а ш с и
v
m
Рис. 6. Сравнительная оценка изменения среднего числа изъявлений на слизистой оболочке желудка мышей с этаноловой язвой в условиях естественной репарации, отдельного и сочетанного применения фитосбора и ИПМИ.
Примечание: * достоверность различий относительно контрольной группы мышей с этаноловой язвой при р < 0,05.
СО
среди всех исследованных вариантов воздействия. Так, на 3-й день введения фитосбора и облучения ИПМИ среднее число изъязвлений у мышей больше значений у мышей только с этаноловой язвой в 2 раза, на 5-й день — почти в 6 раз, на 7-й день — в 5 раз (рис. 6).
Эффект ранозаживления язвенных повреждений у мышей 2-й группы в условиях облучения может быть обусловлен противовоспалительным действием ИПМИ вследствие улучшенной микроциркуляцией крови в области раневого дефекта, как это было предположено в работе [3]. Улучшение микроциркуляции может быть объяснено схемой А. Pilla (2008), в соответствии с которой воздействие электромагнитного излучения влияет на кальций-кальмодулиновое связывание, что способствует активации NO-синтазы с последующим повышением продукции оксида азота, который и обеспечивает расширение капилляров [8].
Анализ состава биологически активных веществ растений фитосбора позволяет заключить, что его противоязвенная активность могла быть обусловлена такими веществами, как флавоноиды, дубильные вещества и кумарины. Например, в составе трех из пяти растений фитосбора встречаются флавонои-ды, которые участвуют во многих окислительно-восстановительных процессах, включая процессы дыхания. Взаимодействуя с белками, они оказывают влияние на различные ферментативные реакции в клетке, обусловливают защитные реакции [9]. В составе четырех из пяти растений фитосбора имеются дубильные вещества, которые, способствуя осаждению белков и образованию коагуляцион-ных мембран со слизистой желудка, уменьшают секрецию желез и препятствуют кровотечению,
уменьшая воспалительный процесс. Как известно, в развитии воспалительного процесса важную ме-диаторную роль играют кинины. Выраженную активацию кининообразования способны тормозить полисахариды, оказывая тем самым выраженный противовоспалительный эффект. В трех растениях применяемого фитосбора содержатся полисахариды. В целом веществам полифенольной природы, к которым относятся кумарины, флавоноиды и дубильные вещества, свойственна способность стабилизировать тучные клетки, способствуя сохранению оптимального уровня микроциркуляции в поврежденных тканях, снижая продукцию гистамина и ослабляя повреждающее действие ульцерогена [10].
При язвенных поражениях слизистой оболочки пищеварительного тракта активность ферментных и неферментных антиоксидантных систем достоверно снижается, следствием чего является ослабление антиоксидантной защиты и значительное усиление процессов перекисного окисления липидов [11]. Для использованного фитосбора в раннее проведенных исследованиях было установлено наличие анти-оксидантного эффекта [12].
При сравнении действия фитосбора и ИПМИ на степень повреждения и интенсивность заживления изъязвленных повреждений слизистой оболочки желудка мышей обнаружено, что каждый фактор сам по себе обладает противоязвенной активностью. При этом воздействие ИПМИ с пППМ 1520 Вт/см2 реализует эту способность гораздо сильнее, чем фитосбор. Однако сочетанное применение этих двух факторов носит характер отрицательного синергизма (рис. 6).
Таким образом, применяемые по отдельности ИПМИ и фитосбор обладают в большей или меньшей
степени стимулирующим действием на процесс заживления язвенных повреждений слизистой оболочки желудка. ИПМИ, возможно, реализует свое влияние за счет повышения продукции окиси азота, способной опосредованно стимулировать деление клеток, необходимых для заживления. Фитосбор, вероятнее всего, действует за счет усиления анти-оксидантной защиты и соответственно уменьшения процессов перекисного окисления липидов в слизистой. Отрицательный синергизм этих двух факторов может быть следствием нарушения соотношения между NO и активных форм кислорода (АФК) в сторону последних, провоцируя тем самым усиление повреждающего действия ульцерогена на слизистую оболочку желудка. Повышение уровня АФК возможно при их выработке нейтрофилами, что может оказывать повреждающее воздействие на эпителиоциты [13].
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что импульсно-периодическое микроволновое излучение может стимулировать ре-паративные процессы в слизистой желудка мышей с этаноловой язвой. Не исключено, что подобное действие ИПМИ может оказывать на язвенные процессы и другой этиологии. Это позволяет надеяться на то, что ИПМИ с определенными характеристиками (частота повторения импульсов, ППМ) могут быть востребованы для лечения язв у человека. Тем не менее из полученных данных следует, что сочетанное с другими факторами действие ИПМИ, в том числе и с препаратами, применяемыми в лечебной практике, такими как
фитосборы, может быть неблагоприятным для организма, подвергающегося действию микроволнового излучения в ходе терапевтических процедур либо в условиях производственного облучения. Поэтому проблема сочетанного действия ИПМИ с другими факторами имеет в медико-санитарном плане очевидную значимость и требует дальнейшего изучения.
ВЫВОДЫ
1. На модели этанолового язвообразова-ния у мышей показано наличие противоязвенной активности у ИПМИ и фитосбора при их отдельном применении. При этом воздействие ИПМИ с пППМ 1520 Вт/см2 реализует эту способность гораздо сильнее, чем фитосбор.
2. В условиях пустого или заполненного определенным объемом воды интактного желудка мышей со здоровой слизистой оболочкой не обнаружено повреждающего действия ИПМИ ульцерогенного характера.
3. При сочетанном применении ИПМИ и фитосбора у животных с этаноловой язвой наблюдается проявление отрицательного синергизма, то есть эти факторы не только лишаются своей противоязвенной активности, но и в значительной степени усиливают повреждающее действие ульцерогена на слизистую оболочку желудка мышей.
Работа поддержана проектом АВЦП№ 2.1.1/2777
Б >
¡2 о
So 1_ о ОД <S oü
Щ о
Нв
О ¡D
о.
I- ®
и
га
L Б
га
X
j
га
IX
ш 2 s а ш с и
V
m
ЛИТЕРАТУРА
1. Белобородова Э.И., Задорожная H.A., Цыгольник М.Д. Немедикаментозная терапия заболеваний органов пищеварения (дието-физио-бальнеотерапия, фитотерапия). — Томск, 2001. — 104 с.
2. Черкасов И.С., Недзвецкий B.A. Влияние радиоволн крайне-высокочастотного диапазона на клиническое течение раневого процесса в глазу // V Всесоюзный съезд офтальмологов. — M., 1979. — Т. 5. — С. S9-90.
3. Лушников К.Б., Гапеев A.Б., Шумилина Ю.Б., Шибаев H.B., Садовников B.Б., Чемерис Н.К. Снижение интенсивности клеточного иммунного ответа и неспецифического воспаления при действии электромагнитного излучения крайне высоких частот // Биофизика, 2003, Т. 38, №5, с. 918-925.
4. Поляков A.И., Петренко Ю.М., Зубков B.A., Балакирева Л.З. Стимулирующее действие миллиметрового излучения низкой интенсивности на раневой процесс // MM^ РТ. — 1999. — № S. — С. 9.
5. Жаркова Л.П., Князева И.Р., Aфанасьев К.Б., Кутенков О.П., Ростов B.B., Большаков МЛ. Действие импульсно-периодического микроволнового излучения с импульсами наносекундной длительности на заживление поверхностных ран у мышей // Труды S междунар. симп. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. — СПб, 2009. — С. 399 — 402.
6. Bou Abbound Ch.F., Wayland H. et al. Ethanol-Induced Gastric Mucosal Injury in Rat // Dig. Dis. Sci. — 19SS. — vol. 33, № 7 — P. S72 — SS2.
7. Зуева Е.П., Рейхарт Д.Б., Крылова С.Г. и др. Лекарственные растения в терапии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. — Томск: Из-во ТГУ, 2003. — 212 с.
8. PillaA. A Proposed electrochemical mechanism of EMF modulation of tissue repair // The bioelectromagnetic society 30th annual meeting abstract collection, San Diego, California, 2008, p. 147.
9. Киселева А.В., Волхонская Т.А., Киселев В.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений Южной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1991. — 63 с.
10. Звершхановский Ф.А., Вайнштейн С.Г. Свободнорадикальное окисление липидов и антиоксидантные системы в патогенезе га-стродуоденальных изъязвлений // Врачебное дело. — 1987. — № 9. —
С. 42 — 45.
11. Барнаулов О.Д., Маничева О.А., Комисаренко Н.Ф. Сравнительная оценка влияния некоторых флавоноидов на альтерацию стенки желудка у резерпинизированных или иммобилизованных мышей // Химико-фармацевтический журнал. — 1983. — № 8. — С. 946 — 951.
12. Мамонова Н.В. Влияние настоев лекарственных растений на метаболическую активность печени крыс // Сборник научных статей, посвященный памяти академика РАН В.Е. Зуева «Современные достижения в исследованиях окружающей среды и экологии». — Томск, 2004. — С. 139—141.
13. Ванин А.Ф. Оксид азота в биологии: история, состояние и перспективы исследований // Биохимия. — 1998. — Т. 63, вып. 7. — С. 867-869.
14. Kubes P., Wallece J. Nitric oxide as mediator of gastrointestinal mucosal injury? - Say it ain't so // Mediators of inflammation. — 1995. —
V. 4. — P. 397 — 405.
15. Морозов И.А. Воспалительные процессы в слизистой оболочке желудка при язвенной болезни // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. — 2002. № 1. — С. 148.
ИЛЛЮСТРАЦИИ К СТАТЬЕ
ВЫЗВАННЫЕ ЭТАНОЛОМ ПОВРЕЖДЕНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ЖЕЛУДКА МЫШЕЙ ДО И ПОСЛЕ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО МИКРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Рис. 1. Динамика изменения среднего числа изъязвлений на слизистой оболочке желудка мышей с этаноловой язвой, вызванной однократным введением этанола, в условиях естественной репарации и облучения ИПМИ
* Достоверность различий относительно контрольной группы мышей с этаноловой язвой прир < 0,05.
Рис. 2. Динамика изменения среднего числа изъязвлений на слизистой оболочке желудка мышей с этаноловой язвой, вызванной однократным введением этанола, в условиях естественной репарации и курсового применения фитосбора
* Достоверность различий относительно контрольной группы мышей с этаноловой язвой прир < 0,05.
Рис. 3. Состояние слизистой желудка мышей после трех дней после однократного воздействия этанола (а), после трехдневного облучения ИПМИ (б) и трехдневного внутрижелудочного введения фитосбора (в)
Рис. 4. Состояние слизистой желудка мышей после трехдневного сочетанного действия ИПМИ и фитосбора (а) и после трехдневного ложного облучения и введения фитосбора (б)
Рис. 5. Динамика изменения среднего числа изъязвлений на слизистой оболочке желудка мышей с этаноловой язвой, вызванной однократным введением этанола, в условиях естественной репарации и облучения ИПМИ сочетано с применением фитосбора
* Достоверность различий относительно контрольной группы мышей с этаноловой язвой прир < 0,05.
