В. Ф. Киричук, А. А. Цымбал, А. П. Креницкий, А.... АНТИСТРЕССОРНЫЙ ЭФФЕКТ ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЧАСТОТАХ ОКСИДА АЗОТА 150,

№ 3, 2008 Медицинские науки. Теоретическая и экспериментальная медицина
УДК 612.453-08:08.849.11(045)
В. Ф. Киричук, А. А. Цымбал, А. П. Креницкий, А. В. Майбородин
АНТИСТРЕССОРНЫЙ ЭФФЕКТ ТЕРАГЕРЦОВОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЧАСТОТАХ ОКСИДА АЗОТА 150,
176–150, 664 ГГц В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА
Изучено влияние электромагнитного излучения терагерцовой частоты
молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150, 176–150,
664 ГГц с помощью аппарата КВЧ-NO, формирующего указанные спектры, на
концентрацию стресс-реализующего гормона кортикостерона в условиях острого и хронического стресса. Показано, что предварительное непрерывное
15-минутное воздействие электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц ограничивает развитие
стресс-реакции за счет уменьшения выделения корой надпочечников глюкокортикоидов, в частности кортикостерона, что приводит к ограничению чрезмерной активации стресс-реализующей системы. Данный факт служит доказательством антистрессорной функции электромагнитного излучения данного
диапазона.
Введение
Стресс – это межсистемная адаптивная реакция организма, формируемая при участии гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпатикоадреналовой системы в ответ на воздействие различных раздражителей
(стрессоров) [1, 2]. Решающую роль в формировании стресс-реакции играет
гипоталамус, активация которого наступает при действии любого стрессора
[3]. В частности, при остром или хроническом иммобилизационном стрессе
происходит активация нейронов паравентрикулярного ядра переднего гипоталамуса, освобождается кортикотропин-рилизинг-гормон, стимулирующий
синтез и секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ), последний, в
свою очередь, стимулирует повышенное выделение глюкокортикоидов – кортикостерона и кортизола (гидрокортизона) [4].
До последнего времени в основном применялись методы медикаментозной профилактики изменений, вызываемых стрессом. Вместе с тем использование лекарственных препаратов наряду с желаемым эффектом нередко сопровождается развитием тяжелых побочных и аллергических реакций [5].
Новым перспективным и доступным методом лечения различных, в том
числе сердечно-сосудистых, заболеваний является терагерцовая терапия
(ТГЧ-терапия) [6]. Терагерцовый диапазон частот (ТГЧ) лежит на границе
между электроникой и фотоникой от 100 ГГц до 10 ТГц (1 ТГц = 103 ГГц) [7, 8].
Установлено, что рассматриваемый диапазон волн используется живыми организмами для связи и управления, при этом сами живые организмы излучают колебания миллиметрового диапазона. Электромагнитные волны, возникающие в организме при воздействии ТГЧ-излучением, в известной мере
имитируют сигналы внутренней связи и управления (информационные связи)
биологических объектов [6]. В результате восстанавливается нормальное по
спектру и мощности излучение, свойственное здоровому организму. Таким
образом, представленный диапазон частот качественно не изменяет организм,
но может отрегулировать, нормализовать его функциональное состояние в
пределах, присущих данному биологическому виду [6].
23
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион
С другой стороны, в терагерцовом диапазоне частот в основном сосредоточены частотные спектры излучения и поглощения важнейших активных
клеточных метаболитов (NO, O2, СО2, СО, ОН- и др.) [8].
Многочисленными исследованиями показано благоприятное влияние
электромагнитного излучения терагерцового диапазона на динамику показателей гемостаза, фибринолиза, реологии крови, что может играть важную
роль в профилактике нарушений внутрисосудистого компонента микроциркуляции у больных острым инфарктом миокарда, стенокардией, сосудистыми
заболеваниями головного и спинного мозга, что, вероятно, может быть обусловлено антистрессорным эффектом электромагнитных волн терагерцового
диапазона на частотах оксида азота [9–13].
Цель настоящего исследования – оценить динамику концентрации гормона коры надпочечников кортикостерона в условиях стресса после воздействия терагерцовыми волнами на частотах молекулярного спектра излучения
и поглощения оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц в экспериментах in vivo.
Материал и методы
Для реализации цели исследования проводилось изучение сыворотки
крови 50 нелинейных крыс-самцов массой 180–220 г, полученных из вивария
университета. В качестве модели, имитирующей повышенную функциональную активность коры надпочечников, сопровождающуюся усиленной секрецией кортикостерона, применяли трехчасовой иммобилизационный стресс:
острый вариант – жесткая фиксация крыс в положении на спине в течение 3 ч
однократно; хронический вариант – жесткая фиксация крыс в положении на
спине на 3 ч ежедневно в течение 5 дней [14].
Экспериментальные животные были размещены в специально оборудованном помещении, доступ в которое был ограничен. Комната была обеспечена принудительной вентиляцией (12 объемов в час), исключающей рециркуляцию воздуха. Температура и относительная влажность воздуха регистрировались ежедневно, колебания температуры составляли от 20 до 25°С, влажности – от 40 до 70 %. Освещение было естественным. Животные получали
питьевую воду без ограничения.
Для устранения влияния сезонной и циркадной зависимости на показатели гормонального статуса эксперименты проводились в осеннее-зимний
период в первой половине дня. Все животные при проведении эксперимента
находились в одинаковых условиях.
Исследование проводилось на 5 группах животных, в каждой из которых было по 10 особей: 1-я группа – контрольная (интактные животные);
2 и 3-я группы – сравнительные (животные в состоянии острого и хронического иммобилизационного стресса); 4-я группа – опытная (животные подвергались однократному предварительному облучению в течение 15 мин непосредственно перед острой иммобилизацией); 5-я группа – опытная (животные подвергались предварительному облучению длительностью 15 мин ежедневно в течение 5 дней на фоне развития хронического стресса).
Облучение животных проводилось электромагнитными волнами на
частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,
176–150, 664 ГГц (длина волн 1,991–1,997 мм) с помощью аппарата КВЧ-NO
[15]. Место облучения – предварительно выбритый участок кожи площадью
3 см2 над областью мечевидного отростка грудины. Облучатель располагался
24
№ 3, 2008 Медицинские науки. Теоретическая и экспериментальная медицина
на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Мощность излучения генератора – 0,7 мВт, а плотность мощности, падающей на участок кожи
размером 3 см2, – 0,2 мВт/см2. Доза облучения определялась плотностью
мощности, падающей на кожу, и заданным временем облучения [15].
Забор крови осуществлялся пункцией сердца утром в одно и то же время. Количественное определение концентрации кортикостерона в сыворотке
крови производилось методом твердофазного иммуноферментного анализа с
использованием набора реактивов ЗАО «Вектор-Бест» (Россия).
Эксперименты на животных проводились согласно требованиям Приказа Минздрава СССР от 12.08.1977 г. № 755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных» (по состоянию на 20 октября 2006 г.), Федерального
закона «О защите животных от жестокого обращения» от 1 декабря 1999 г.,
Женевской конвенции «International Guiding principles for Biomedical Research
Involving Animals» (Geneva, 1990).
Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0. Для выявления достоверности
изменений концентрации кортикостерона проверялись гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро-Уилкса) и равенстве дисперсий (критерий Ливина). В случае нормальных распределений и выполнения условий равенства
дисперсий для сравнения значений использовался t-критерий Стьюдента, в
случае распределений, отличных от нормальных, – U-Test Mann-Whitney.
Результаты исследования
Установлено, что концентрация кортикостерона в крови у интактных
животных составила 41,3 нмоль/л. У крыс, находящихся в состоянии острого
и хронического иммобилизационного стресса, повышалась функциональная
активность коры надпочечников. Это сопровождалось статистически достоверным по сравнению с группой контроля увеличением концентрации кортикостерона в сыворотке крови. Так, в условиях острого стресса она возрастала
до 493,5 нмоль/л, в условиях хронического стресса – до 287,5 нмоль/л.
Следует отметить, что длительная шестидневная жесткая иммобилизация белых крыс-самцов приводит к развитию глубокого «стресс-синдрома»,
проявляющегося не только в резком изменение гормонального статуса, но и в
изменении поведения животных. Животные, подвергнутые длительной хронической иммобилизации, начиная с вторых–третьих суток эксперимента
становились тревожными, агрессивными, вставали в позу «боксера», реагировали на слабые раздражители, отказывались от пищи.
Предварительное воздействие терагерцового излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц
в течение 15 мин вызывало снижение повышенной функциональной активности коры надпочечников, что выражалось в уменьшении уровня кортикостерона в сыворотке крови у животных, подвергнутых как острому (до
132,3 нмоль/л), так и хроническому стрессу (до 153,0 нмоль/л).
Результаты экспериментов на животных, которые на фоне длительного иммобилизационного, стресса подвергались ежедневному воздействию
терагерцового облучения на частотах оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц,
свидетельствуют о визуальной нормализации их поведенческих реакций.
У таких животных отсутствовала выраженная тревожность, не проявлялась
25
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион
агрессивность, отмечалась адекватная реакция на посторонние пороговые
раздражители.
Таким образом, предварительное 15-минутное воздействие электромагнитным излучением терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150,
176–150, 664 ГГц лимитирует развитие стрессорных реакций, в том числе вызванных повышенной секрецией глюкокортикоидных гормонов корой надпочечников.
Обсуждение результатов исследования
Проблема стресса, адаптации и профилактики стрессорных повреждений выдвинулась в число наиболее актуальных проблем современной биологии и медицины [16]. Интерес к этой проблеме вызван резкими изменениями
условий жизни человека, обусловленными ростом интенсивности производственных процессов, урбанизацией, а также увеличением так называемых
«болезней адаптации» [16–18].
Доказано, что важнейшими этиологическими факторами, приводящими
к возникновению патологии в различных физиологических системах организма, являются стрессорные ситуации – физические и психические перегрузки, эмоциональные перенапряжения, вызывающие развитие в организме
общего адаптационного синдрома, сопровождающиеся возникновением целого комплекса симптомов, в частности артериальной гипертензии, гиперкоагуляции, гиперлипидемии, развитием депрессивного состояния, иммунодефицита [19]. Следовательно, обоснованным и актуальным является восстановление нормального состояния стресс-реализующих и стресс-лимитирующих
механизмов.
В проведенных экспериментах показано, что у крыс, находящихся в состоянии острого и хронического иммобилизационного стресса, повышалась
функциональная активность коры надпочечников. Это сопровождалось статистически достоверным по сравнению с группой контроля увеличением
концентрации кортикостерона в сыворотке крови. Воздействие терагерцового
излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц в течение 15 мин вызывало снижение повышенной функциональной активности коры надпочечников, что выражалось в
уменьшении уровня кортикостерона в сыворотке крови у животных, подвергнутых как острому, так и хроническому стрессу.
Говоря о механизмах обнаруженного влияния низкоинтенсивного миллиметрового электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц на нарушенный гормональный статус иммобилизированных животных, необходимо отметить следующее.
Известно, что адаптация организма к различным стрессорным воздействиям тесно связана со стресс-реализующими и стресс-лимитирующими
системами [1, 20]. В основе изменений гомеостаза организма лежит активация стресс-реализующих систем и, соответственно, действия их медиаторов,
среди которых центральное место занимают кортикотропин-релизинггормон, адренокортикотропный гормон, глюкокортикоиды, в частности кортикостерон [4]. Исходя из собственных данных, можно предположить, что
острый и хронический иммобилизационный стресс вызывает активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы с последующим резким
увеличением концентрации кортикостерона в крови. Чрезмерная концентра26
№ 3, 2008 Медицинские науки. Теоретическая и экспериментальная медицина
ция кортикостерона как одного из стресс-реализующих гормонов может являться одной из причин патологических изменений в функционировании различных систем организма, в частности систем гемостаза, фибринолиза, реологии крови [18].
В настоящее время накоплен экспериментальный материал, который
свидетельствует о том, что фактором, ограничивающим чрезмерную активацию стресс-реализующей системы и одновременно являющимся средством
успешной профилактики и коррекции стрессорных повреждений, является
активация естественных эндогенных медиаторов стресс-лимитирующих систем [1]. Показано, что именно эндогенная опиоидная система играет ключевую роль в координации реакций организма на стресс, предупреждая подъем
уровня глюкокортикоидов в крови [21, 22]. Обнаружено, что первичное восприятие именно электромагнитного излучения миллиметрового диапазона, в
том числе и терагерцового спектра, может осуществляться опиоидными рецепторами, что указывает на систему эндогенных опиоидов (α- и β-эндорфины,
метэнкефалин и др.) как возможную цель миллиметрового излучения [21, 22].
Следует отметить также, что полученные нами данные подтверждаются результатами экспериментальных и клинических исследований ряда авторов по
выявлению антистрессорного воздействия оксида азота за счет активации
стресс-лимитирующих механизмов [13, 23]. Также в других сериях экспериментов показано антистрессорное действие электромагнитного излучения
ТГЧ-диапазона на частотах оксида азота 150, 176–150, 664 ГГц в условиях
in vivo [9–14, 23].
Список литературы
1. М е е р с о н, Ф. З . Адаптация к стрессорным ситуациям и стресс-лимитирующие
системы организма / Ф. З. Меерсон. – М. : Медицина, 1986. – 186 с.
2. П ш е н н и к о в а , М . Г . Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в
патологии / М. Г. Пшенникова // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 1991. – Т. 6. – С. 54–58.
3. Г р и н е в и ч , В. В. Нейроиммуноэндокринология гипоталамуса / В. В. Гриневич,
И. Г Акмаев. – М. : Медицина, 2003. – 222 с.
4. К и р и ч у к , В. Ф. Физиология желез внутренней секреции / В. Ф. Киричук. –
Саратов : Изд-во СГМУ, 1994. – 64 с.
5. S t e p t o l , A . Stress and illness / A. Steptol // Psychologist. – 1993. – Т. 6. – С. 76–82.
6. Б е ц к и й , О . В. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития новых направлений в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» / О. В. Бецкий, А. П. Креницкий,
А. В. Майбородин, В. Д. Тупикин // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – 2003. – Т. 12. – С. 3–6.
7. К о н а к о , Ф. Терагерцовые волны / Ф. Конако, Д. Фэйтс. – М. : Бином, 2002. –
127 с.
8. R o t h m a n , L . S . The HITRAN molecular spectroscopic database: edition of 2000
including updates through 2001 / L. S. Rothman, A. Barbe, D. Chris // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. – 2003. – Vol. 82. – Р. 5–44.
9. К и р и ч у к , В. Ф. Восстановление микроциркуляторных расстройств под влиянием ЭМИ КВЧ на частотах оксида азота in vivo / В. Ф. Киричук, О. Н. Антипова,
А. В. Майбородин, В. Д. Тупикин // Миллиметровые волны в биологии и медицине. – 2004. – Т. 2. – С. 57–69.
10. К и р и ч у к , В. Ф. Характер сдвигов в активности тромбоцитов белых крыс, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, под влиянием ТГЧ27
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион
облучения на частотах оксида азота / В. Ф. Киричук, А. Н. Иванов, О. Н. Антипова, В. Д. Тупикин // Миллиметровые волны в биологии и медицине. – 2004. – Т. 2. –
С. 49–56.
11. К и р и ч у к , В. Ф. Гемореология и электромагнитное излучение КВЧ-диапазона /
В. Ф. Киричук, Л. И. Малинова, В. Д. Тупикин. – Саратов : Изд-во СГМУ, 2003. –
200 с.
12. К и р и ч у к , В. Ф. Гемокоагуляция и электромагнитное излучение терагерцового диапазона молекулярного спектра оксида азота / В. Ф. Киричук, А. А. Цымбал,
О. Н. Антипова [и др.] // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – 2004. –
Т. 11. – С. 28–34.
13. П а р ш и н а , С . С . Первый опыт клинического применения электромагнитного
излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра оксида
азота / С. С. Паршина, В. Ф. Киричук, Т. В Головачева [и др.] // Биомедицинские
технологии и радиоэлектроника. – 2004. – Т. 11. – С. 46–54.
14. Пат. № 2284837. Способ профилактики и коррекции стрессорных повреждений
организма [Текст] / Киричук В. Ф., Антипова О. Н., Цымбал А. А. [и др.] ;
опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28.
15. К и р и ч у к , В. Ф. Коррекция острых стрессзависимых нарушений системы гемостаза с помощью аппарата КВЧ-NO / В. Ф. Киричук, А. А. Цымбал, О. Н. Антипова [и др.] // Медицинская техника. – 2006. – Т. 1. – С. 29–33.
16. С у да к о в , К . В. Стресс: постулаты, анализ с позиций общей теории функциональных систем / К. В. Судаков // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 1992. – Т. 4. – С. 86–93.
17. Т и г р а н я н , Р . А . Гормонально-метаболический статус организма при экстремальных воздействиях / Р. А. Тигранян. – М. : Наука, 1990. – 225 с.
18. С у да к о в , К . В. Системные механизмы эмоционального стресса. Механизмы
развития стресса / К. В. Судаков, Е. А. Юматов, А. С. Ульянинский. – Кишинев :
Научная книга, 1987. – 126 с.
19. Р у к с и н , В. В. Неотложная кардиология / В. В. Руксин. – СПб. : Невский диалект, 2003. – 512 с.
20. М а л ы ш е в , И . Ю . Стресс, адаптация и оксид азота / И. Ю. Малышев,
Е. Б. Манухина // Биохимия. – 1998. – Т. 63. – С. 992–1000.
21. M a r o t t i , T . Met-enkephalin modulates stress – induced alterations of the immune
response in mice / T. Marotti // Pharmacology Biochemist Behaved. – 1996. – Т. 54. –
С. 277–284.
22. F i s h e r , E . G . β – еndorphin modulates functions effect of millimeter wave treatment /
E. G. Fisher // Psychosomatic. – 1994. – Vol. 42. – Р. 9–14.
23. К и р и ч у к , В. Ф. Антистрессорное действие электромагнитного излучения терагерцового диапазона частот молекулярного спектра оксида азота / В. Ф. Киричук, О. Н. Антипова, А. В. Майбородин, В. Д. Тупикин // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – 2004. – Т. 11. – С. 12–20.
28