Механизмы воздействия в восстановительной медицине. Физическая стадия

30 Ноября в 9:28 295 0


Физическая стадия

При любом физическом действии организму сообщается дополнительная энергия, которая, проходя через вещества, в том числе те, которые образуют ткани, подвергается различным преобразованиям.

Определенная ее часть проходит препятствие транзитно, другие порции — рассеиваются или отражаются и некоторый процент поглощается.

Именно он имеет решающее значение во влиянии на различные функции организма.

Чувствительность к внешнему воздействию, то есть способность различных биологических структур и организма в целом избирательно поглощать его энергию, определяется следующими факторами:
1. Природой привносимой энергии. Так, например, электрический ток в импульсном режиме воспринимается более активно, чем в постоянном. Недавние исследования показали абсолютно интактное действие постоянного магнитного поля, лежащего в основе функционирования магнитофоров.

2. Интенсивностью воздействия. Низкоинтенсивное воздействие лазером активирует фермент каталазу, являющуюся важным фактором антиоксидантной защиты. В то же время повышение мощности данного фактора увеличивает толерантность каталазы к его воздействию; ускоряет тканевое дыхание, разобщая его с окислительным фосфорилированием.

3. Проникающей способностью. Установлено, что действующие факторы электромагнитной природы с короткой длиной волны проникают на большую глубину, по сравнению с низкочастотными колебаниями.

4. Физико-химическими свойствами тканей-мишеней. Известно, что электрическое поле ультравысокой частоты (ЭП УВЧ) оказывает преимущественное воздействие на биологические структуры, обладающие диэлектрическими свойствами: жировую, костную ткани, сурфактант; а ткани, характеризующиеся хорошей электропроводностью (кровь, соединительная ткань, паренхима внутренних органов), являются наиболее чувствительными к микроволнам дециметрового диапазона.

5. Функциональным состоянием организма. Многие патологические процессы изменяют восприимчивость различных биологических структур организма к действию на них определенных факторов физической природы. Алкоголь, например, уменьшает чувствительность кожи к ультрафиолетовому облучению (УФО).

Таким образом, сущность физической фазы заключается в способности биологических субстратов поглощать, а не отражать или рассеивать энергию, привносимую в организм естественным или преформированным физическим фактором.

Данный феномен не может определяться только физическими закономерностями, так как на поглощение тканями определенного вида энергии влияют их функциональное состояние, наличие морфологических изменений и степень их выраженности, взаимодействие с другими структурами организма, состояние регуляторных систем и другие факторы.

Если большинство молекул чувствительных тканей поглотило энергию, то она превращается в другие виды, определяющие изменения физико-химических свойств этих клеток, их ультраструктур, а также отдельных элементарных частиц вещества. То есть наступает следующая стадия.

Стадия физико-химических изменений

Механизмы этой стадии весьма сложны и многообразны. Большинство из них являются общими элементами сложных специфических реакций организма на действие внешних факторов. Имеют значение определенные соотношения возникающих изменений.

Клетка не может непосредственно использовать внешнюю энергию (тепловую, механическую, электрическую и другую) для обеспечения жизнедеятельности или для ее изменения. Но, тем не менее, внешняя среда влияет и достаточно активно на физиологическое состояние организма на различных уровнях.

Посредниками такого влияния являются изменения течения определенных физико-химических процессов в биологических структурах. Именно их результат является предпосылкой выхода гомеостатических параметров за пределы нормального диапазона, а значит и мобилизации физиологических функций.

Апеллируя к различным лечебным физическим факторам, изменяя режимы их использования, медицинские технологии позволяют тонко регулировать активность органов и тканей, причем самых разнообразных, ибо реакция организма на каждое внешнее воздействие является строго специфичной.

В настоящее время не существует единой концепции механизма вторичных реакций при действиях физических раздражителей, но имеется множество теорий, каждая из которых наряду с весьма рациональными идеями имеет недостатки, непозволяющие в полной мере раскрыть сущность данного вопроса.

1. Теория теплового эффекта. Заключается в повышении температуры участков тела, на которые непосредственно действует используемый в медицине внешний агент. На этом положении основана теория, которая сводит все физико-химические изменения, возникающие вследствие внешнего воздействия, к повышению кинетической энергии элементарных частиц.

Подтверждением этого являются следующие положения:
а) Законы термодинамики допускают превращение всех видов энергии в тепло.
б) Повышение температуры, влияет на активность большинства ферментов, а, следовательно, и на течение биохимических превращений.
в) При проведении многих физиотерапевтических процедур по местным методикам действительно наблюдается повышение температуры участков тела, непосредственно контактирующих с применяемым носителем энергии.

Но многообразие биологических эффектов внешних воздействий не может быть обусловлено лишь изменением тепловой энергии биологических структур, что также подтверждает ряд аргументов:

а) Согласно 2-ому закону термодинамики, поглощенная энергия до перехода в тепловую может превращаться в другие виды.
б) Местное применение некоторых физических факторов не вызывает изменения температуры, например, нетепловых доз ЭП УВЧ.
в) Установлено, что реакции организма на нетепловые воздействия являются более значимыми в биологическом отношении.
г) Специфичность ответных реакций проявляется более отчетливо при интенсивности воздействий, не повышающей температуру тканей.

2. Ионная теория. Ее смысл заключается в изменении ионных соотношений в различных биологических структурах, в частности, катионов натрия и калия в цитоплазме и во внеклеточном пространстве; ионов кальция в цитозоле и саркоплазматическом ретикулуме.

Но физиологически значимые изменения ионных соотношений способны вызвать только действия постоянного тока или постоянного электрического поля. Другие используемые факторы способствуют незначительным ионным сдвигам, носящим вторичный характер.

3. Теория образования свободных форм веществ. Заключается в активации под влиянием действующих факторов биологически активных веществ и медиаторов, оказывающих большое влияние на течение физиологических процессов.

Это может происходить в результате следующих процессов:
1) Высвобождения имеющихся в различных клетках биологически активных веществ: гистамина, серотонина, плазмакининов, цитокинов, субстанции Р, монооксида азота. «Исполнительные», длинноаксонные нейроны, оказывающие эфферентные влияния на ткани высвобождают медиаторы: ацетилхолин, норадреналин.

2) Синтеза биологически активных веществ в тучных клетках, базофилах и фибробластах из арахидоновой кислоты, являющейся продуктом метаболизма фосфолипидов.
а) При преимущественной активизации фермента циклоксигеназы образуются простагландины и тромбоксаны.
б) Если метаболизм арахидоновой кислоты идет по липоксигеназному пути, то осуществляется повышенный синтез лейкотриенов.

3) Освобождения различных местных регуляторов от связывающих белков. Этот механизм активации биологически активных веществ, характерен для большинства используемых в восстановительной медицине факторов.

4. Теория электрической поляризации. Согласно ее концепциям, энергия внешнего раздражителя реализуется в направленном движении заряженных частиц в подвергаемых его воздействиям биологических структурах.

Виды электрической поляризации

В зависимости от вида и локализации создаваемых таким образом электрических токов выделяют следующие виды электрической поляризации:

а) Электронная. Известно, что с увеличением расстояния между ядром и электронной орбитой вследствие уменьшения электростатических взаимодействий, повышается активность электронов. В связи с этим, сущность данного вида поляризации заключается в том, что приближенные к ядру электроны, используя поглощенную внешнюю энергию, осуществляют переход на внешний уровень. В результате повышается реакционная способность атома.



б) Ионная. Заключается в смещении ионов, образующих кристаллическую решетку веществ за счет использованной энергии. В физиологии это имеет малое значение, так как кристаллическая решетка характеризует физико-химическое состояние вещества, находящегося в твердом агрегатном состоянии, в то время как подавляющее большинство биохимических процессов происходит в жидкой среде.

в) Диполъная. Характеризуется изменением ориентации дипольных молекул, несущих частичные заряды на разных полюсах вследствие наличия резко полярных ковалентных связей. Это имеет большое практическое значение, так как такими свойствами обладают молекулы воды, которая составляет 70% и более весового содержания различных тканей.

Кроме того, она является основной средой протекания всего многообразия химических превращений, составляющих основу всех физиологических функций.

г) Макроструктурная. Данный вид физико-химических изменений распространяется на биологические структуры, хорошо проводящие электрический ток.

Под влиянием приложенного постоянного электрического поля в тканях возникает направленное движение заряженных частиц, продолжающееся до тех пор, пока все они не сосредоточатся на границе с тканями, обладающими свойствами диэлектриков. Вследствие этого значительно повышается сопротивление тканей, «окруженных» с разных сторон частицами с различными знаками электрических зарядов, обуславливающих высокую разность потенциалов.

Так как сила применяемого тока — постоянна, то при росте напряжения повышается и сопротивление. Таким образом, создается возможность дальнейшей экспозиции электрического поля, которая приводит к реализации еще одного вида поляризации — поверхностной.

д) Поверхностная. Характеризуется движением ионов, сконцентрированных на границе электропроводных тканей вследствие макроструктурной поляризации, при действии электрического поля.

Все выше приведенные виды электрической поляризации являются последовательными стадиями одного и того же процесса. Это объясняется тем, что для каждого из них присуще определенное время релаксации, то есть временной промежуток от начала действия внешнего раздражителя до возникновения соответствующих физико-химических изменений.

Последовательность изложения видов электрической поляризации соответствует увеличению времени релаксации, то есть самое короткое характерно для электронной, а наиболее продолжительное — для поверхностной поляризации.

Поэтому при продолжительном воздействии постоянным током возникают все вышеуказанные процессы, следуя один за другим. При применении переменного тока важно учитывать соответствие его периода времени релаксации.

Наибольшая его эффективность может наблюдаться при условиях, когда период действующего тока будет равным времени релаксации поверхностной поляризации или превышать его.

Практическое значение этой теории обусловлено следующими положениями:
1. Такого рода физико-химические сдвиги в возбудимых тканях имеют решающее значение для изменения центральных механизмов регуляции физиологических функций, в частности, для реализации компенсаторно-приспособительных механизмов. Это определяет возможность вмешательства в эти процессы с целью их оптимизации.

2. Сложность механизмов подобных вторичных изменений, обусловленных внешними воздействиями, предполагает создание множества методик корригирующего влияния физических факторов.

Существенным недостатком этой теории является ограниченность имеющихся в распоряжении восстановительной медицины технологий, способных вызвать столь важные изменения. Применяемые методы ограничиваются использованием постоянного или переменного электрического поля.

3. Теория образования свободных радикалов. Свободным радикалом называют частицу, имеющую в своем составе атом, содержащий неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне, обуславливающий высокую химическую активность.

Согласно рассматриваемой теории поглощенная энергия внешнего раздражителя, прежде всего, трансформируется в энергию свободных радикалов, которые вследствие высокой реакционной способности изменяют течение биологических процессов.

Действительно, эти вещества образуются в организме, выполняя целый ряд важных функций:
а) Принимают активное участие в процессах автономной клеточной регуляции.
б) Являются важными промежуточными продуктами окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме.
в) Участвуют в генерации биоэлектрических потенциалов возбудимых тканей.
г) Обладая бактерицидными свойствами, способствуют повышению неспецифической резистентности организма.

То есть, воздействуя физическими факторами через изменение активности образования свободных радикалов и их распределения, можно в значительной степени оптимизировать функционирование различных биологических структур и, следовательно, повысить их потенциальные возможности.

Образованию радикалов способствуют УФО, переменное магнитное поле, воздействия ультразвуком и другие мероприятия. Но избыточное их содержание приводит к альтерации собственных тканевых структур, как в результате непосредственного повреждающего эффекта, так и вследствие активации перекисного окисления липидов.

Поэтому важное практическое значение имеет ингибирование их избыточного образования, осуществляемое повышением мощности антиоксидантной системы. Такой способностью обладают низкоэнергетическое лазерное облучение, пелоиды, гипокситерапия.

4. Теория изменения конформации высокомолекулярных соединений. Основные ее положения сводятся к трансформации привносимой энергии в повышенную активность регуляторных высокомолекулярных веществ вследствие изменения их пространственной ориентации.

Известно, что активность большинства ферментов определяет организация третичной и четвертичной структуры их простетических групп, позволяющая дезэкранировать активный центр. Изменение конформадии белковых молекул происходит спонтанно с большой частотой. Так колебания пространственной структуры рибонуклеазы происходят с частотой, составляющей несколько десятков герц.

Наиболее эффективное влияние на физиологическую функцию, осуществляемое путем изменения конформации простетических групп регулирующих ее ферментов, возможно при совпадении периодичности действия применяемого фактора со спонтанными колебаниями пространственной ориентации белкового компонента соответствующего фермента. Преимущественное влияние на конформационные сдвиги оказывает электромагнитное поле сверхвысокой частоты.

5. Теория изменения физико-химических свойств воды.

Вода имеет очень важное значение в осуществлении всех биохимических процессов. Кроме влияния электрическим полем на пространственную ориентацию ее молекул, рассматриваемая теория констатирует, что элементарные частицы воды имеют также свойства совершения спонтанных движений — вибрационных, трансляционных и ротационных.

Энергия внешнего раздражителя, изменяя вид и интенсивность этих колебаний, существенно влияет на химические процессы, протекающие в водной среде организма, определяющие осуществление различных физиологических функций. Для повышения эффективности этих процессов также необходимо совпадение периодичности колебаний молекул воды и применяемого физического фактора.

Каждая из этих теорий имеет право на существование, а их многообразие отражает сложность и многогранность процесса преобразования физической энергии в биологические сдвиги.

При действии на организм любого физического воздействия, применяемого в медицинских целях, имеют место все вышеперечисленные физико-химические сдвиги, но их соотношения, взаимные влияния, превалирование определенных изменений зависит от множества самых разнообразных факторов: природы привносимой энергии, методики ее применения, локализации воздействия, функционального состояния организма и отдельных его структур.

Возникшие изменения физических и химических свойств биологических субстанций приводят к проявлениям следующей стадии реакции организма на внешнее воздействие — биологической.

В.Г. Лейзерман, О.В. Бугровой, С.И. Красикова
Похожие статьи
показать еще
 
Реабилитация и адаптация