Ультразвуковое свечение в изучении механизмов биологического действия физических факторов

Влияние ультразвука на живые организмы

Ультразвук широко используется в медицине как физиотерапевтический метод1. Его терапевтическое действие трактуется как сумма механического действия, теплового эффекта и физико-химического действия.

Обнаружение УЗ свечения при низких интенсивностях ультразвука, входящих в диапазон терапевтических и диагностических интенсивностей (0,05... 1,0 Вт-см~[1] [2]), приводит к необходимости рассмотреть возможную биологическую роль возбужденных электронных состояний и свободных радикалов, генерируемых ультразвуком в воде, водных средах, биологических жидкостях и тканях.

Из всей суммы проблем, связанных с действием физических факторов на живой организм, следует выделить следующие:

• проблему трансформации различных видов энергии в водных и в водно-липидных средах. Очевидно, без представлений о трансформации различных видов энергии друг в друга невозможно понять биологическую активность ультразвука, механическая энергия которого неизбежно трансформируется частично в тепловую, частично — в энергию электронного возбуждения[2];

  • • проблему биологической роли возбужденных электронных состояний и свободных радикалов, исходя из того, что в норме в тканях живого организма всегда имеется определенный уровень и тех и других[4]. Биологическое действие возбужденных электронных состояний и свободных радикалов, образующихся под действием ультразвука, определяется степенью их утилизации в нормальных процессах метаболизма, использующих эти активные формы;
  • • понимание механизма биологического действия того или иного фактора невозможно без представлений об общебиологических эффектах, вызываемых различными факторами, а также об особенностях зависимости «доза — эффект» для различных физических факторов.

Физико-химические изменения в клетках и тканях живого организма при воздействии на него энергии внешних физических факторов происходят за счет как прямого действия физического фактора (звук, ультразвук, ток, электрическое, магнитное, электромагнитное поля, низкочастотные механические воздействия, охлаждение и нагревание) на биологически важные молекулы белков, нуклеиновых кислот, гормонов и т. д., так и косвенного действия — поглощения энергии действующего фактора молекулами среды. Осуществление биологического эффекта в этом случае возможно лишь после передачи энергии, поглощенной молекулами среды, на биологически важные молекулы.

Подобная передача осуществляется либо физическим путем — миграцией энергии, либо химическим диффузией активных форм (ионов, радикалов, ЭВС, макроэргов) к молекулам белков, нуклеиновых кислот. Лишь после этого могут быть запущены биохимические и физиологические реакции, которые приводят к вторичным физико-химическим процессам (рис. 3.1). Сложность изучения действия физического фактора на целый живой организм определяется как трудностью обнаружения преобладания того или иного пути поглощения или миграции энергии в сложных многокомпонентных молекулярных структурах живой клетки, так и тем, что организм млекопитающих не имеет специализированных рецепторных клеток, возбуждающихся при действии низких, нетепловых интенсивностей ультразвука, радиоволн, ионизирующей радиации. Действие низких интенсивностей этих факторов приводит к выраженным биологическому и клиническому эффектам при отсутствии реакции физиологических рецепторов. Не найдены также специфические рецепторные клетки, реагирующие на энергию постоянного магнитного поля1.

Суммарная реакция каждого органа, клетки или целого организма на воздействие энергии физического фактора определяется как прямым, так и косвенным действием. Из суммарных реакций целого организма, например, при тотальном облучении млекопитающих низкими, нетепловыми интенсивностями радиоволн сантиметрового диапазона (с X = 10 см) можно указать ускорение роста[5] [6].

Эффект стимуляции роста проявляется на всех уровнях — от целого организма до изолированной клетки и для низких доз всех физических факторов — от радиоволн до ионизирующих а-частиц с энергией в несколько МЭВ.

Так, в работе Ю. П. Добрачева (1972) показано наличие области доз a-излучений, вызывающих стимуляцию роста в культуре ткани — фибробластов крысиных эмбрионов — без появления патологических форм клеток.

В прямом и косвенном действии различают первичные процессы взаимодействия энергии факторов с веществом, в частности образование электронных возбужденных состояний, диссоциацию возбужденных форм на ионы, радикалы, миграции энергии и т. д. Интенсивность первичных процессов, т. е. интенсивность возбуждения колебательных и электронных уровней, генерация радикалов и ионов в ряде случаев может быть прямо связана с клиническим состоянием целого организма без посредничества промежуточных биохимических тестов. Например, такой тест, как температура, характеризующая уровень возбужденных колебательных состояний, вошел в клинику как самостоятельный показатель, не требующий биохимических, морфологических или физиологических подтверждений наличия патологии.

К механизму действия физических факторов

Рис. 3.1. К механизму действия физических факторов

Вторичные процессы, т. е. биохимические реакции активных форм, так же как и третичные физиологические процессы, не являются предметом рассмотрения данной работы.

  • [1] Байер В., Дернер Э. Ультразвук в биологии и медицине ... ; Василенко Ф. Д. Физиологическое обоснование действия ... ; Чиркин А. А., Богданович Л. И., Улащик В. С. Ультразвук и реактивность организма ...; Гаврилов Л. Р.,Цирульников Е. М. Фокусированный ультразвук в физиологии и медицине ... .
  • [2] Schuravlev А. I. Angeregte Elektronenzustande eine ....
  • [3] Schuravlev А. I. Angeregte Elektronenzustande eine ....
  • [4] Тарусов Б. Н., Поливода А. И., Журавлев А. И. Обнаружение хемилюминесценции в печени ... ; Тарусов Б. Н., Поливода А. И., Журавлев А. И. Изучениесверхслабой спонтанной люминесценции .... Журавлев А. И. Возбужденныеэлектронные состояния — одна из первичных активных форм, определяющихстимулирующее действие некоторых физических и бальнеологических факторов // Мат. II Всесоюзн. конф. по экспер. курортологии и физиотерапии.МЗСССР, Ялта. 1969. М., 1970 ; Журавлев А. И. Квантовая биофизика животных и человека ....
  • [5] Кузин А. М. Радиационная биохимия. М. : Изд-во АН СССР, 1962 ; Бак 3.,Александер П. Основы радиобиологии. М. : ИЛ., 1963 ; Элъпинер И. Е. Ультразвук;. Физико-химическое и биологическое действие. М. : Гос. изд-во физ-мат.лит-ры, 1963 ; Элъпинер И. Е. Биофизика ультразвука. М. : Наука, 1973 ; Пресс-ман А. С. Электромагнитные поля и живая природа. М. : Наука, 1968 ; Гаврилов Л. Р. [и др.]. Рецепция и фокусированный ультразвук. Л. : Наука, 1976.С. 70.
  • [6] Журавлев А. И., Зубкова С. М. Радиочувствительность в электромагнитных полях // Успехи современной биологии. 1979. Т. 87. Вып. 2. С. 245—247.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >