RU2546916C1 - Method for correction of microcirculation disorders in chronic cerebral ischemia experimentally - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: method involves white rats exposure from the second day of simulated chronic cerebral ischemia. A xiphoid process is covered. The exposure represents electromagnetic waves at the frequency of molecular nitrogen emission and absorption spectrum 150.176-150.664 GHz. The 30-minute exposure has a flow power density of 0.2 mWt/cm². The exposure is daily, for 6 days.

EFFECT: method provides correcting perfusion and blood flow modulation mechanisms in the cerebral cortex accompanying chronic cerebral ischemia.

3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к ангионеврологии, и может быть использовано для коррекции нарушений микроциркуляции при хронической экспериментальной ишемии головного мозга.The invention relates to medicine, in particular to angioneurology, and can be used to correct microcirculation disorders in chronic experimental cerebral ischemia.

Патологические процессы при длительной недостаточности мозгового кровообращения разворачиваются, прежде всего, на уровне мелких артерий головного мозга (церебральная микроангиопатия) [Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. М.: Медицина. 2001; 328]. Эти изменения связаны с нарушением функционирования клеток эндотелия, проявляющиеся дисбалансом синтеза вазоактивных соединений, а также нарушением регуляции системы гемостаза. Одним из основных регуляторов кровотока, продуцируемых эндотелиальными клетками, является оксид азота [Оксид азота и микроциркуляторное звено системы гемостаза (обзор литературы) // Киричук В.Ф., Андронов Е.В., Иванов А.Н., Мамонтова Н.В. // Успехи физиологических наук. 2008. Т. 39. №4. С. 83-91]. Вазоконстрикция сосудов микроциркуляторного русла, а также изменение реологических свойств крови, закономерно приводят к развитию перфузионой недостаточности тканей [Оксид азота и микроциркуляторное звено системы гемостаза // Киричук В.Ф., Андронов Е.В., Иванов А.Н., Мамонтова Н.В. // Тромбоз, гемостаз и реология. 2007. №4. С. 14-21].Pathological processes with prolonged cerebrovascular insufficiency unfold, primarily at the level of the small arteries of the brain (cerebral microangiopathy) [Gusev E.I., Skvortsova V.I. Cerebral ischemia. M .: Medicine. 2001; 328]. These changes are associated with impaired functioning of endothelial cells, manifested by an imbalance in the synthesis of vasoactive compounds, as well as impaired regulation of the hemostasis system. One of the main regulators of blood flow produced by endothelial cells is nitric oxide [Nitric oxide and microcirculatory component of the hemostatic system (literature review) // Kirichuk V.F., Andronov E.V., Ivanov A.N., Mamontova N.V. // Successes of physiological sciences. 2008.Vol. 39. No. 4. S. 83-91]. Vasoconstriction of the vessels of the microvasculature, as well as a change in the rheological properties of blood, naturally lead to the development of perfusion tissue deficiency [Nitric oxide and the microcirculatory component of the hemostasis system // Kirichuk V.F., Andronov E.V., Ivanov A.N., Mamontova N. AT. // Thrombosis, hemostasis and rheology. 2007. No4. S. 14-21].

В настоящее время для коррекции перфузии тканей головного мозга в клинической практике используют широкий спектр препаратов, но назначение медикаментозной терапии приводит к развитию различной степени выраженности побочных эффектов [Лекарственные препараты в России: Справочник. - М.: АстраФарм Сервис, 2006. - 16 с.].Currently, a wide range of drugs is used in clinical practice for the correction of perfusion of brain tissue in clinical practice, but the appointment of drug therapy leads to the development of varying degrees of severity of side effects [Medicines in Russia: A Handbook. - M.: AstraFarm Service, 2006. - 16 p.].

Нами впервые предложен способ коррекции перфузии тканей головного мозга в условиях хронической ишемии, включающий облучение животных электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота 150,176-150,664 ГГц с плотностью мощности потока 0,2 мВт/см² по 30 мин ежедневно в течение 6 дней.We first proposed a method for correcting perfusion of brain tissue in conditions of chronic ischemia, including irradiating animals with electromagnetic waves at the frequencies of the molecular spectrum of radiation and absorption (MISP) of nitric oxide 150.176-150.664 GHz with a power density of 0.2 mW / cm ² for 30 min every day within 6 days.

Исследование проведено на 52 беспородных крысах-самцах массой 180-220 г, которые были разделены на три группы. Первая группа включала 27 крыс, которым была смоделирована 7-дневная ишемия головного мозга. Вторая группа включала 15 крыс, которым воспроизводилась 7-дневная ишемия головного мозга на фоне низкоинтенсивного облучения электромагнитными волнами терагерцевого диапазна (ТГЧ) на частотах МСИП оксида азота. В третью группу были включены 10 ложнооперированных крыс (контрольная группа).The study was conducted on 52 outbred male rats weighing 180-220 g, which were divided into three groups. The first group included 27 rats that simulated 7-day cerebral ischemia. The second group included 15 rats, which reproduced 7-day cerebral ischemia against the background of low-intensity irradiation with electromagnetic waves of the terahertz range (THC) at the frequencies of the MSIP of nitric oxide. The third group included 10 false-operated rats (control group).

Все эксперименты проводились в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным (2006 г.), поэтому всем животным с целью анестезии за 5 минут до операционного вмешательства внутримышечно вводилась комбинация золетила («Virbac Sante Animale», Франция) в дозе 0,1 мл/кг и ксилазина («Interchemie», Нидерланды) в дозе 10 мг/кг.All experiments were carried out in accordance with the requirements of the Helsinki Declaration on the Humane Treatment of Animals (2006), therefore, all animals, for the purpose of anesthesia, 5 minutes before surgery, were injected intramuscularly with Zoletil (Virbac Sante Animale, France) at a dose of 0.1 ml / kg and xylazine (Interchemie, Netherlands) at a dose of 10 mg / kg.

Для воспроизведения модели хронической ишемии головного мозга использовались стандартные методы, описанные в литературе [Сравнительный анализ двух моделей хронической ишемии головного мозга у крыс // Плотников М.Б., Ваизова О.Е. // Патол. физиол. и эксперим. терапия. 1994. №2. С. 59-60].To reproduce the model of chronic cerebral ischemia, the standard methods described in the literature were used [Comparative analysis of two models of chronic cerebral ischemia in rats // Plotnikov MB, Vaizova O.E. // Patol. fiziol. and experiment. therapy. 1994. No2. S. 59-60].

Облучение электромагнитными волнами тергерцевого диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц проводилось аппаратом «NO-Орбита», разработанным ОАО ЦНИИИА (Россия). Облучалась поверхность кожи площадью 3 см² над областью мечевидного отростка грудины с расположением облучателя над поверхностью тела животного, при плотности мощности излучения 0,2 мВт/см². Воздействие электромагнитными волнами проводилось со второго дня ишемии головного мозга, когда возникают повреждения нейронов [Получение модели ишемического инсульта посредством коагуляции средней мозговой артерии у крыс // Трофименко А.И., Каде А.Х., Дынько Ю.В., Занин С.А // Вестник Городской больницы №2. 2012. №1 (19)], ежедневно в течение 6 дней. Однократное облучение длилось 30 минут непрерывно.The irradiation of the THz range by electromagnetic waves at the MSIP frequencies of nitric oxide 150.176-150.664 GHz was carried out by the NO-Orbit apparatus developed by the Central Research Institute of Nuclear Research (Russia). The skin surface was irradiated with an area of 3 cm ² above the xiphoid process of the sternum with the irradiator located above the surface of the animal’s body, with a radiation power density of 0.2 mW / cm ² . Exposure to electromagnetic waves was carried out from the second day of cerebral ischemia, when neuron damage occurs [Obtaining a model of ischemic stroke by coagulation of the middle cerebral artery in rats // Trofimenko A.I., Kade A.Kh., Dynko Yu.V., Zanin S. A // Bulletin of the City Hospital №2. 2012. No. 1 (19)], daily for 6 days. A single exposure lasted 30 minutes continuously.

Для анализа перфузии тканей мозга и активности эндотелия использовался метод лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ) при помощи лазерного анализатора кровотока «ЛАКК-02» во втором исполнении (производство НПП «Лазма», Россия). На первом этапе анализа ЛДФ-грамм проводили оценку показателя постоянной составляющей средней перфузии микроциркуляторного русла кожи (М), который измеряется в относительных или перфузионных единицах (перф.ед.). На втором этапе проводился амплитудно-частотный анализ ЛДФ-граммы на основе использования математического аппарата Фурье-преобразования, реализованного в программном обеспечении LDF2.20.0.507WL. Анализировались следующие характеристики амплитудно-частотного спектра: максимальная амплитуда волн очень низкой частоты (эндотелиальные колебания, перф. ед.), максимальная амплитуда волн низкой частоты (вазомоторные колебания, перф. ед.), максимальная амплитуда дыхательных волн (дыхательные колебания, перф. ед.) и максимальная амплитуда пульсовых или кардиальных колебаний (перф. ед.). Датчик лазерного анализатора кровотока фиксировался на Fr1, Fr2 областях коры головного мозга справа (Zilles 1985, стереотаксический атлас коры). В ходе эксперимента регистрацию ЛДФ-грамм у животных проводили на седьмой день ишемии. Интерпретацию результатов осуществляли в соответствии с методами, описанными в литературе [Курпаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: Руководство для врачей. М. 2005. С.256].To analyze the perfusion of brain tissue and endothelial activity, we used the laser Doppler flowmetry (LDF) method using the LAKK-02 laser blood flow analyzer in the second version (manufactured by NPP Lazma, Russia). At the first stage of the analysis of LDF-grams, the indicator of the constant component of the average perfusion of the microvasculature of the skin (M) was measured, which is measured in relative or perfusion units (perf. Units). At the second stage, the amplitude-frequency analysis of the LDF-gram was carried out based on the use of the mathematical apparatus of the Fourier transform implemented in the LDF2.20.0.507WL software. The following characteristics of the amplitude-frequency spectrum were analyzed: the maximum amplitude of very low-frequency waves (endothelial vibrations, perf. Units), the maximum amplitude of low-frequency waves (vasomotor vibrations, perf. Units), the maximum amplitude of respiratory waves (breathing vibrations, perf. Units) .) and the maximum amplitude of pulse or cardiac oscillations (perf. units). The sensor of the laser blood flow analyzer was fixed on the Fr1, Fr2 regions of the cerebral cortex on the right (Zilles 1985, stereotactic atlas of the cortex). During the experiment, the registration of LDF-grams in animals was performed on the seventh day of ischemia. The interpretation of the results was carried out in accordance with the methods described in the literature [Kurpatkin A.I., Sidorov V.V. Laser Doppler Blood Flow Micrometry: A Guide for Physicians. M. 2005. P.256].

Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась при помощи программы Statistica 6.0.Statistical processing of the results was carried out using the program Statistica 6.0.

В результате проведенных исследований установлено, что у животных, которым проводилась перевязка правой сонной артерии, показатель перфузии статистически значимо ниже, чем у крыс контрольной группы (табл.). При односторонней перевязке общей сонной артерии в сосудах фронтальных зон происходит снижение амплитуды пульсовых колебаний, что отражает уменьшение притока артериальной крови в сосуды микроциркуляции (табл.). Это сопровождается угнетением активных механизмов модуляции микрокровотока, что выражается в уменьшении максимальных амплитуд эндотелиальных и вазомоторных колебаний (табл.).As a result of the studies, it was found that in animals that underwent ligation of the right carotid artery, the perfusion rate was statistically significantly lower than in rats of the control group (table). With unilateral ligation of the common carotid artery in the vessels of the frontal zones, the amplitude of the pulse fluctuations decreases, which reflects a decrease in the flow of arterial blood into the microcirculation vessels (table). This is accompanied by inhibition of the active mechanisms of microcirculation modulation, which is expressed in a decrease in the maximum amplitudes of endothelial and vasomotor vibrations (table).

Полученные результаты свидетельствуют, что показатель перфузии (М) у животных с хронической ишемией головного мозга, подвергнутых облучению электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц (вторая группа), статистически значимо выше, чем у животных с хронической ишемией головного мозга, которым облучение не проводилось (первая группа) (табл.). У крыс, подвергнутых облучению терагерцевыми волнами на фоне хронической ишемии головного мозга, происходит статистически значимое увеличение эндотелиальных и вазомоторных колебаний по сравнению с животными, у которых проводилось моделирование ишемии головного мозга без ТГЧ-воздействия. Это указывает на возрастание активности эндотелия сосудистой стенки [Курпаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: Руководство для врачей. М., 2005. 256 с.]. Кроме того, при изучении данных амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм обнаружено, что у животных второй группы амплитуда кардиальных колебаний статистически значимо выше, чем у крыс первой группы. Это указывает на увеличение притока артериальной крови в микроциркуляторное русло и, вероятно, обусловлено интенсификацией коллатерального кровообращения. Следует отметить, что у крыс-самцов с хронической ишемией головного мозга, подвергнутых облучению терагерцевыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц, показатель перфузии статистически значимо не отличается от значений контрольной группы. При этом амплитуды эндотелиальных и вазомоторных колебаний амплитудно-частотного спектра ЛДФ-грамм у животных второй опытной группы имеют тенденцию, однако, не достигающую статистической достоверности, к увеличению по сравнению с группой контроля (табл.). Это, вероятно, также свидетельствует о стимуляции компенсаторных реакций кровотока в микроциркуляторном русле фронтальных областей головного мозга.The results obtained indicate that the perfusion index (M) in animals with chronic cerebral ischemia exposed to electromagnetic waves at the frequencies of the molecular spectrum of radiation and absorption of nitric oxide 150.176-150.664 GHz (second group) is statistically significantly higher than in animals with chronic ischemia the brain, which was not irradiated (first group) (table). In rats exposed to terahertz waves against the background of chronic cerebral ischemia, there is a statistically significant increase in endothelial and vasomotor vibrations compared to animals in which brain ischemia without THG exposure was simulated. This indicates an increase in the activity of the endothelium of the vascular wall [Kurpatkin A.I., Sidorov V.V. Laser Doppler Blood Flow Micrometry: A Guide for Physicians. M., 2005.256 s.]. In addition, when studying the data of the amplitude-frequency analysis of LDF-grams, it was found that in animals of the second group, the amplitude of cardiac vibrations is statistically significantly higher than in rats of the first group. This indicates an increase in the flow of arterial blood into the microvasculature and is probably due to the intensification of collateral circulation. It should be noted that in male rats with chronic cerebral ischemia exposed to terahertz waves at a MISP frequency of nitric oxide of 150.176-150.664 GHz, the perfusion rate does not statistically significantly differ from the values of the control group. Moreover, the amplitudes of the endothelial and vasomotor vibrations of the amplitude-frequency spectrum of LDF-grams in animals of the second experimental group tend, however, not reaching statistical significance, to increase compared to the control group (table). This probably also indicates the stimulation of compensatory blood flow reactions in the microvasculature of the frontal regions of the brain.

Таким образом, впервые установлено, что под влиянием облучения электромагнитными волнами на частотах МСИП оксида азота (150,176-150,664 ГГц) у крыс-самцов с хронической ишемией происходит активация коллатерального кровотока и стимуляция активных механизмов модуляции микроциркуляции во фронтальных зонах коры головного мозга.Thus, it was found for the first time that, under the influence of irradiation with electromagnetic waves at the ISIP frequencies of nitric oxide (150.176-150.664 GHz) in male rats with chronic ischemia, collateral blood flow is activated and the active mechanisms of microcirculation modulation in the frontal areas of the cerebral cortex are stimulated.

В качестве примера приводятся данные 3-х крыс-самцов массой 210, 200, 200 г соответственно. Первому была смоделирована 7-дневная ишемия головного мозга, второму смоделирована 7-дневная ишемия головного мозга на фоне каждодневного облучения электромагнитными волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц, третий - ложнооперированный самец. Регистрацию ЛДФ-грамм первым двум животным проводили на седьмой день ишемии головного мозга.As an example, the data of 3 male rats weighing 210, 200, 200 g, respectively. The first was simulated 7-day cerebral ischemia, the second was modeled 7-day cerebral ischemia against the background of daily irradiation with electromagnetic waves at the MSIP frequencies of nitric oxide 150.176-150.664 GHz, and the third was a mock-operated male. LDF-grams were recorded by the first two animals on the seventh day of cerebral ischemia.

У первого животного показатель перфузии (М) составил 26,83 перф. ед., максимальная амплитуда эндотелиальных колебаний - 4,17 перф. ед., максимальная амплитуда вазомоторных колебаний - 4,2 перф. ед., максимальная амплитуда дыхательных колебаний - 1,42 перф. ед., максимальная амплитуда пульсовых колебаний - 0,41 перф. ед.In the first animal, the perfusion index (M) was 26.83 perf. units, the maximum amplitude of endothelial vibrations is 4.17 perf. units, the maximum amplitude of vasomotor vibrations is 4.2 perf. units, the maximum amplitude of respiratory fluctuations is 1.42 perf. units, the maximum amplitude of pulse oscillations is 0.41 perf. units

У второго животного (подвергся облучению электромагнитными волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц) показатель перфузии (М) составил 38,75 перф. ед, максимальная амплитуда эндотелиальных колебаний - 7,27 перф. ед., максимальная амплитуда вазомоторных колебаний - 5,12 перф. ед., максимальная амплитуда дыхательных колебаний - 1 перф. ед., максимальная амплитуда пульсовых колебаний - 0,26 перф. ед.In the second animal (it was irradiated with electromagnetic waves at the MSIP frequencies of nitric oxide 150.176-150.664 GHz), the perfusion index (M) was 38.75 perf. units, the maximum amplitude of endothelial vibrations is 7.27 perf. units, the maximum amplitude of vasomotor vibrations is 5.12 perf. units, the maximum amplitude of respiratory fluctuations is 1 perf. units, the maximum amplitude of pulse oscillations is 0.26 perf. units

У третьего животного (ложнооперированное животное) показатель перфузии (М) составил 41,43 перф. ед., максимальная амплитуда эндотелиальных колебаний - 13,45 перф. ед., максимальная амплитуда вазомоторных колебаний - 8,05 перф. ед., максимальная амплитуда дыхательных колебаний - 1,16 перф. ед., максимальная амплитуда пульсовых колебаний - 0,71 перф. ед.In the third animal (a false-operated animal), the perfusion index (M) was 41.43 perf. units, the maximum amplitude of endothelial vibrations is 13.45 perf. units, the maximum amplitude of vasomotor vibrations is 8.05 perf. units, the maximum amplitude of respiratory fluctuations is 1.16 perf. units, the maximum amplitude of pulse oscillations is 0.71 perf. units

Таким образом, впервые показана возможность коррекции нарушений микроциркуляции при хронической ишемии головного мозга, под влиянием облучения электромагнитными волнами на частотах МСИП оксида азота (150,176-150,664 ГГц). Это создает предпосылки для разработки новых немедикаментозных методов лечения нарушений мозгового кровотока при хронической ишемии.Thus, for the first time, the possibility of correcting microcirculatory disorders in chronic cerebral ischemia, under the influence of irradiation with electromagnetic waves at the frequencies of the MSIP of nitric oxide (150.176-150.664 GHz), was shown. This creates the prerequisites for the development of new non-drug methods for treating cerebral blood flow disorders in chronic ischemia.

Claims (1)

Способ коррекции нарушений микроциркуляции при хронической ишемии головного мозга в эксперименте на крысах со смоделированной хронической ишемией головного мозга, путем воздействия, отличающийся тем, что воздействие осуществляют со второго дня смоделированной у крыс ишемии путем облучения области мечевидного отростка грудины белых крыс электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц с плотностью мощности потока 0,2 мВт/см² по 30 мин ежедневно в течение 6 дней. A method for correcting microcirculation disorders in chronic cerebral ischemia in an experiment in rats with simulated chronic cerebral ischemia, by exposure, characterized in that the effect is carried out from the second day of ischemia simulated in rats by irradiating the xiphoid process of the sternum of white rats with electromagnetic waves at molecular frequency frequencies radiation and absorption of nitric oxide 150,176-150,664 GHz with a power density of 0.2 mW / cm ² for 30 min daily for 6 days.