Современные концепции общей теории физиотерапии и магнитотерапии. Влияния внешних физических факторов

22 Апреля в 13:55 393 0


Возможности влияния внешних физических факторов на структурные образования и функциональные системы организма человека обусловлены природными свойствами этих факторов и биологических структур.

В организме человека в основе структурных и функциональных изменений определяющими являются электромагнитные взаимодействия.

С точки зрения физики многие структуры живого организма, начиная с макромолекул, являются диэлектриками или полупроводниками.

Макромолекулы живого организма, а также молекулы содержащейся в нем воды, представляют собой диполи. Диполи могут образовывать домены. На границе области однородного упорядоченного расположения диполей в домене образуются полюсы за счет связанных электрических зарядов, являющиеся источником возникновения электромагнитного поля.

Ткани живого организма обладают электретными свойствами. Многие его структуры по своей физической сути являются жидкокристаллическими и обладают основными свойствами жидких кристаллов [С. И. Аксенов, 1990; Г. Браун, Дж. Уолкен, 1982; Е. И. Кац, В. В. Лебедев, 1988; Г. Я. Мякишев, 1988; С. А. Пикин, Л. М. Блинов, 1982; К. С. Лосев, 1989].

Основная структурно-функциональная единица живого организма — клетка. При изменении количества и качества электрических зарядов после трансформации различных видов энергии в электрическую энергию на клеточном уровне возникают следующие эффекты и явления. В первую очередь, это изменения электрического потенциала внутренней и внешней поверхностей клеточной мембраны и мембран внутриклеточных органелл.

Статическое неравновесное состояние приводит к открытию ионных каналов и появлению электрического тока. При этом возникают механические колебания макромолекул, происходит генерация акустических волн. Биологические мембраны, являясь по своей сути полупроводниками, при возникновении электрического тока между своими внутренними и внешними поверхностями способны генерировать электромагнитное излучение.

В свою очередь возникновение электрического тока в биологических мембранах вызывает обратный пьезоэлектрический эффект, что в совокупности с механическими колебаниями макромолекул первичной генерации усиливает и модифицирует фронт акустических волн [В. А. Березовский, Н. Н. Колотилов, 1990].

Во внутриклеточных органеллах и цитоплазме под действием перераспределения электрических зарядов внутренних и внешних поверхностей биологических мембран и в результате влияния электромагнитных и акустических волн, возникших при появлении электрического тока, происходит поляризация различных структур, в том числе молекул свободной и связанной воды и других жидкокристаллических образований.

Одновременно с этим происходят изменения электретного состояния соответствующих структур, инициирующие возникновение токов смещения и электрического поля [П. П. Гаряев, 1994; А. Н. Губкин, 1961; Ф. Гутман, Л.Лайонс, 1970; Е.Т.Кулин, 1980;. С.И.Фофанов, 1996; А. М.Хазен, 1994].

Исходя из реальной возможности проявления в биологических структурах фотоэлектрического, пироэлектрического и пьезоэлектрического эффектов, а также изменения состояния жидкокристаллических структур и электретов, реструктурирования доменов поляризации, образованных диполями, есть все основания утверждать, что при первичном взаимодействии внешних физических факторов со структурами биологического объекта любые виды энергии трансформируются в электрическую энергию.

Следовательно, результатом первичной реакции взаимодействия внешних физических факторов с организмом человека является изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия тем или иным физическим фактором. Этот процесс инициирует рекомбинационные (конформационные) преобразования структур, в первую очередь, макромолекул биологических субстратов и молекул воды, при неизмененной их количественной характеристике [В. Е. Илларионов, 1998].

Взаимодействия электронных и конформационных степеней свободы этих молекул определены как электронно-конформационные взаимодействия (ЭКВ). Концепция ЭКВ [М. В. Волькенштейн, 1988] исходит из того, что изменения зарядового или электронного состояния системы приводит к изменению конформации (от лат. сonformatio — форма, расположение), что в свою очередь индуцирует изменение электронного состояния.

Перемещение любого лиганда (связующего элемента, от лат. — связываю), начиная с электрона, в макромолекуле вызывает изменение электронной плотности и вслед за ним конформационного состояния системы. При этом следует опять акцентировать внимание на ведущей роли изменения электрического статуса, поскольку скорость (длительность) процессов, связанных с электромагнитными взаимодействиями, составляет 10-21—10-10 секунд, а конформационных изменений— 10-8— 10-5 секунд [Ю.В.Гуляев, Э. Э. Годик, 1983].

Таким образом, основой пускового механизма ответной реакции биообъекта на воздействие внешнего физического фактора любой природы является изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия.

Используя гипотетико-дедуктивную модель научного знания, фундаментальные законы физики, химии и синергетики, разработана концепция основы пускового механизма ответной реакции организма на воздействие внешнего физического фактора — концепция биоэлектрического триггера [В. Е. Илларионов, 1998]. Она постулирует следующие положения.

1. Электрический статус клетки (группы клеток) участка воздействия является триггерным (переключательным) устройством перевода систем организма в иное функциональное (фазовое) состояние.

2. Изменение электрического статуса клетки (группы клеток) под действием внешних физических факторов является определяющим моментом для всех последующих ответных реакций организма на это воздействие.

Генерализация действия внешнего физического фактора в организме человека осуществляется по эндогенным каналам при помощи электрических, электромагнитных и акустических полей за счет изменений электромагнитных взаимодействий соответствующих биологических структур [П. П. Гаряев, 1994, 1997]. Эти изменения определенным образом влияют на самоорганизацию структур и саморегулирование систем целостного организма.



В настоящее время доказана высокая чувствительность живых организмов к сверхмалым дозам воздействия внешних физических факторов [А. А. Альдерсон, 1985; А. Ф. Кожокару, 1996; В. Г. Макац, 1992; Е. И. Нефедов и соавт., 1995; А. С. Пресман, 1997]. Это обусловлено тем, что живые системы являются неравновесными, диссипативными, самоструктурирующимися и самоорганизующимися.

Признаки самоорганизации в живой биосистеме предопределяют кооперативность происходящих в ней процессов. Кооперативность, в свою очередь, всегда означает нелинейность ответа системы на входной сигнал [М. В. Волькенштейн, 1988; А. Б. Рубин, 1987].

Для обоснования верхнего допустимого предела энергетических параметров воздействия физиотерапевтического фактора берутся в учет показатели активационных барьеров, в основном потенциал действия клеточной мембраны или интенсивность, необходимая для ее деполяризации (70-120 мВ). Но главным критерием, определяющим энергетические параметры воздействия, до сих пор является эмпирическая оценка комплексной реакции всех систем организма.

Термины «адаптация», «приспособление» и «компенсация нарушенных функций» используются для обозначения способности организма по обеспечению гомеостаза в условиях непрерывно меняющихся внешних воздействий. Как уже отмечалось выше, первые два термина по существу идентичны, объединяемые понятием «приспособительные реакции», при которых структурные изменения незначительны или совсем ничтожны. Компенсаторные реакции сопровождаются уже более резко выраженными структурными изменениями [Д. С. Саркисов и соавт., 1995].

Если с этих позиций рассмотреть такие ответные реакции организма на воздействия, как общий адаптационный синдром — стресс [Г. Селье, 1960], реакцию активации и реакцию тренировки [Л. X. Гаркави и соавт., 1972], то по своей сути они все-таки являются компенсаторными. Даже «активация» и «тренировка», кроме ультраструктурных повреждений, вызывают существенное напряжение и усиленную работу различных структур и систем. А подтверждается это тем, что реакции активации и тренировки, как и стресс, связаны с гормональной активностью, и первая их стадия (стадия или реакция тревоги) также длится около двух суток.

Применительно к используемым в настоящее время физиотерапевтическим методам и энергетической мощности действующих факторов ответные реакции организма можно уверенно назвать компенсаторными. Именно повышение гормональной активности, т.е. повышение содержания в крови катехоламинов и кортикостероидов при всех трех типах реакции организма на физиотерапевтическое воздействие, служит убедительным аргументом того, что эти реакции являются компенсаторными и далеко не всегда полезными.

Регуляцию выработки гормонов, обеспечивающих гомеостаз, осуществляет гипофиз. Но он реагирует лишь на изменения внутренней среды организма и «слеп» в отношении внешнего мира. Информацию о внешних воздействиях, трансформированную в соответствующие управляющие сигналы, гипофиз получает от гипоталамуса. Энергетической мощности современных физиотерапевтических факторов вполне достаточно для повреждающего действия на уровне клеточной мембраны.

Нарушение целостности клеточной мембраны обеспечивает доступ в межклеточное пространство медиаторов или модуляторов воспалительной реакции — простагландинов, циклических нуклеотидов, различных лизосомальных ферментов. Но этот процесс входит составной частью в эффект образования свободных форм вещества, что по существующей теоретической трактовке является обязательной «полезной» компонентой физико-химических основ взаимодействия физиотерапевтического фактора с организмом.

А ведь при такой ситуации гипофиз получает команды на выработку адренокортикотропного гормона уже из двух источников — от гипоталамуса, среагировавшего на повреждающее действие внешнего физического фактора, и от внутренней среды организма, в которой в результате этого действия появились качественные и количественные изменения. Следовательно, реакция гипофиза должна быть более выраженной.

Повышение в крови содержания кортикостероидов в соответствии с механизмом обратной связи должно приводить к подавлению их продукции. Но если имеет место повышение гипоталамического порога чувствительности, а это вполне вероятно при повторных повреждающих физиотерапевтических воздействиях, то механизм отрицательной обратной связи срабатывает с запозданием или вообще оказывается недостаточно эффективным.

Из пяти принципов основ структурного обеспечения приспособительных и компенсаторных реакций организма третий принцип отражает качественную сторону этих реакций и заключается в рекомбинационных преобразованиях структур при неизмененной их количественной характеристике.

Эти преобразования высокоэффективны, при минимальных энергетических затратах на них обеспечивают экстремальные скорости и бесконечное разнообразие биологических реакций в норме и особенно в условиях патогенных воздействий.

Именно рекомбинационные (конформационные, а по М. В. Волькенштейну — электронно-конформациоиные) преобразования придают компенсаторно-приспособи тельным реакциям организма ту стремительность и точность ответа на быстро и разнообразно меняющиеся условия окружающей среды. Особенно (и в первую очередь) это относится к реакциям, развертывающимся на молекулярном уровне [Д. С. Саркисов и соавт., 1995].

Обобщенные эмпирические данные о реакциях биосистем на различного рода внешние физические воздействия (сигналы, стимулы, раздражители) приводят к следующим заключениям [А. С. Пресман, 1997].

1. Минимальная, пороговая интенсивность энергии сигнала определяется чувствительностью данной биосистемы, а максимальная сопоставима с ее энергетическим обменом.
2. Чем выше уровень организации биосистемы, тем выше чувствительность к сигналам.
3. Биологические системы высокого уровня организации могут реагировать на подпороговые по интенсивности сигналы, ибо обладают способностью их суммировать.

Илларионов В.Е.
Похожие статьи
показать еще
 
Общее в медицине