«ЛЕЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНО НЕЗАЖИВАЮЩИХ РАН ВЕНОЗНОЙ ЭТИОЛОГИИ МЕТОДОМ ОЗОНОТЕРАПИИ И НИЗКОЧАСТОТНЫМ УЛЬТРАЗВУКОМ ...»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ «КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. ПРОФ. В.Ф. ВОЙНОЯСЕНЕЦКОГО» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

На правах рукописи

Микитин Игорь Львович

ЛЕЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНО НЕЗАЖИВАЮЩИХ РАН

ВЕНОЗНОЙ ЭТИОЛОГИИ МЕТОДОМ ОЗОНОТЕРАПИИ И

НИЗКОЧАСТОТНЫМ УЛЬТРАЗВУКОМ

14.01.17 – хирургия диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

Красноярск -

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ…………………………………………………………….. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ………………………………………………... ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………… ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Этиопатогенез, современные методы лечения гнойных ран…………………………………………………………..... 1.2. Механизм действия и перспективы применения медицинского озона в клинической практике…………… 1.3. Механизм воздействия ультразвука на биологические объекты……………………………………………………… ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ……………………………….. 2.1. Экспериментальные исследования………………………… 2.1.1. Биолюминесцентный анализ……………………………….. 2.1.2. Бактериологические методы исследования……………….. 2.1.3. Планиметрия ран……………………………………………. 2.1.4. Лазерная допплеровская флоуметрия……………………… 2.2. Клинические исследования…………………………………. 2.3. Морфологические исследования…………………………… ГЛАВА 3. Морфологические особенности течения раневого процесса у экспериментальных животных……………………………………………………………………….………………………….. ГЛАВА 4. Клиническое применение лечебного комплекса, основанного на сочетании озонотерапии и низкочастотного ультразвука в лечении трофических язв венозной этиологии……………………………………..... 4.1. Морфологические исследования трофических язв венозной этиологии………………………………………… 4.2. Интегральная токсичность биоптатов трофических язв….. 4.3. Микроциркуляция у больных с трофическими язвами венозной этиологии………………………………………… 4.4. Планиметрия трофических язв…………………………… 4.5. 4.5. Микрофлора ран трофических язв венозной этиологии……………………………………………………..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………. ВЫВОДЫ…………………………………………………………………… ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ…………………………………. ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………….. 157ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота ИГХ Иммуногистохимический анализ ЛДФ Лазерная допплеровская флоуметрия ЛИ Люциферазный индекс МЦ Микроциркуляция НАДФ Никотинамиддинуклеотидфосфат ОДВ Озонированная дистиллированная вода ОКС Озоно-кислородная смесь ПОЛ Перекисное окисление липидов РНК Рибонуклеиновая кислота 2,3-ДФГ

ВВЕДЕНИЕ

Длительно незаживающие раны венозной этиологии встречаются с частотой 1-2% среди трудоспособного населения. У лиц пожилого и старческого возраста этот показатель возрастает до 5%.

В течение длительного периода времени основным методом лечения длительно незаживающих ран венозной этиологии являлась радикальная хирургическая обработка с широким иссечением нежизнеспособных участков (Блатун Л.А., 2011; Богданец С.С., 2007). В последние годы в связи с внедрением в повседневную клиническую практику новых технологий все большее распространение получают щадящие методы, позволяющие сохранить жизнеспособные ткани, способствующие скорейшей регенерации, эпителизации длительно незаживающих ран (Рубинс А.Е., 2003; Bitterman H., 2009).

При лечении хронических ран необходимо применять атравматические методики, позволяющие улучшить микроциркуляцию, эффективно воздействовать на патогенную микрофлору, способствующие росту грануляционной ткани, коллагеновых волокон (Власова О.С., 2007;

G.Valacchi, 2011; S. Chintler M.V., 2012). Современные антисептические средства не только уничтожают патогенные микроорганизмы, но и повреждают здоровую ткань.

Перспективным методом в лечении длительно незаживающих ран венозной этиологии, обладающим выраженным бактерицидным действием, стимулирующим развитие грануляционной ткани, является озонотерапия (Сомова Е.В., 2006; Газин И.К., 2009; Масленников О.В., 2008).

Известен постулат основоположников классической медицинской школы: лечить не болезнь, а больного человека, который остается злободневным и в наши дни. Это высказывание подразумевает системное лечение через коррекцию регуляторных механизмов гомеостаза организма.

Например, при воспалении не ограничиваться ударной дозой антибиотиков для подавления патогенного штамма микроорганизма, а позаботиться о повышении иммунитета, «допустившего» развитие патологического процесса.

Озоно – кислородная смесь (ОКС) может заменить или существенным образом ограничить потребность в лекарственных препаратах, воздействуя при этом на течение патологического процесса, способствуя регуляции нарушенного гомеостаза, улучшая функциональное состояние различных органов и систем, активизируя защитные силы организма.

профилактики, его высокая клиническая эффективность, простота применения, хорошая переносимость, практическое отсутствие побочных действий, относительная дешевизна метода, а значит и доступность, - все это способствует тому, что озонотерапия в изолированном виде или в сочетании с другими лечебными факторами нашла широкое применение в Российской Федерации. В то же время многие вопросы местного применения озонотерапии в лечении длительно незаживающих ран не достаточно изучены.

Значительно улучшить результаты лечения озоном позволяет совместное использование озонотерапии и ультразвука (Егорова С.А., 2010;

Вишневский В.А., 2003; Гостищев В.К., 1984) воздействием ультразвука (УЗ). Сочетание ультразвука с другими методами локального воздействия на раневой процесс позволяет значительно улучшить результат лечения [20, 22, 121, 143]. Ультразвуковые волны обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений. В связи с эти закономерен интерес к изучению влияния и механизмам воздействия ультразвука на биологические объекты.

Цель исследования: изучить эффективность сочетанного влияния озонотерапии и ультразвука на заживление длительно незаживающих ран венозной этиологии.

Задачи исследования:

1. Провести сравнительную оценку результатов местного лечения гнойных ран с использованием мази «Актовегин», хлоргексидина, озонотерапии, ультразвука в эксперименте на лабораторных 2. С помощью иммуногистохимического исследования биоптатов ран с определением антител к CD-31, CD-4, ЛДФ изучить особенности течения раневого процесса на фоне различных методов лечения в эксперименте и клинике.

3. Исследовать особенности биолюминесценции биоптатов ран у больных с длительно незаживающими ранами венозной этиологии при применении различных методов лечения.

4. Оценить клиническую эффективность сочетанного применения озонотерапии и ультразвука при местном лечении длительно незаживающих ран венозной этиологии.

В эксперименте на кроликах после моделирования гнойной раны впервые была доказана эффективность лечебного комплекса, включающего озонотерапию и ультразвук. После апробации на лабораторных животных метод был применен в клинических условиях. Впервые изучена эффективность локального применения стандартизированного оливкового масла «Отри 6000» с известным пероксидным числом в лечении длительно незаживающих ран венозной этиологии.

иммуногистохимический анализ с определением CD-31, CD-4. Установлено, образование сосудов и фибробластов.

интегральной токсичности тканей, подтвердил значительное снижение этого показателя при использовании методов озонотерапии и ультразвука.

При исследовании микроциркуляции у лабораторных животных и больных с помощью лазерного допплеровского флоуметра BLF21 отмечено более быстрое восстановление кровотока на фоне применения ультразвука и озонотерапии.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

озонотерапию и ультразвук в зависимости от стадии раневого процесса, позволяет ускорить санацию и заживление раны.

2. Воздействие на рану ультразвуком при использовании в качестве среды проведения озонированной дистиллированной воды с озонированного оливкового масла с пероксидным числом существенно активизирует регенераторные процессы в ране.

3. Иммуногистохимический анализ является объективным методом оценки динамики раневого процесса и эффективности проводимого 4. Исследование интегральной токсичности биоптата, полученного из раны, позволяет достоверно оценивать степень выраженности воспалительного процесса.

Результаты исследований нашли применение в лечебной практике МУЗ ГКБ№7 г. Красноярска, НУЗДКБ на станции Красноярск. Отдельные теоретические и практические положения работы внедрены в педагогический процесс на кафедре общей хирургии КрасГМУ.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на 1. Конференция молодых ученых имени Б.С. Гракова, Красноярск, 2. VI научно-практическая конференция Ассоциации флебологов России «Флебология сегодня», Москва, 2006.

иммунореабилиталогии», Паттайя, Тайланд, 4-12 февраля 2006г.

международным участием «Озон в биологии и медицине», оксид азота и высокоинтенсивные физические факторы в биологии и медицине". Нижний Новгород 2013г.

6. Красноярском краевом обществе хирургов 2013г.

7. IV Сибирский конгресс «ЧЕЛОВЕК И ЛЕКАРСТВО», Красноярск Публикации.

По теме диссертации опубликовано 14 научных работы, из них 7 в журналах, рецензируемых ВАК. Оформлено 2 рацпредложения.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, двух глав собственных исследований, заключения, выводов, списка сокращений, списка литературы.

Работа иллюстрирована 17 таблицами и 56 рисунками.

Диссертация включает в себя список цитированной литературы, который содержит 127 отечественных и 114 иностранных литературных источников.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.Классификация, этиопатогенез, современные методы лечения гнойных ран.

Единого определения понятия «хроническая рана» до сих пор не существует. Можно встретить термины «длительно не заживающая рана», «проблемная» или «сложная» рана, «трофическая язва» (различного генеза).

Одни только трофические язвы нижних конечностей по этиологическому фактору могут быть венозными, артериальными, на фоне диабетической нейропатии и ангиопатии, гипертоническими (синдром Марторелла), при системных заболеваниях (болезни крови, обмена веществ, коллагенозы, васкулиты), нейротрофическими, рубцово – трофическими, фагеденическими (прогрессирующая эпифасциальная гангрена), застойными, пиогенными, специфическими и инфекционными, малигнизированными, при токсическом эпидермальном некролизе Лайелла, развившимися вследствие воздействия физических факторов.

Единого временного критерия определения хронической раны также нет. Одни авторы хронической считают рану, существующую более 4 недель без признаков активного заживления, исключение составляют обширные раневые дефекты с признаками активной репарации. Другие авторы считают хронической рану, незаживающую при адекватном лечении в течение недель.

Согласно определению специального заседания Европейского общества репарации тканей (Cardiff, Wales, 2006), «хронической следует считать рану, не заживающую в течение периода, который является нормальным для ран подобного типа и локализации».

Практически повсеместно приняты следующие классификации трех основных патологий (хроническая венозная недостаточность (ХВН), хроническая артериальная недостаточность (ХАН), синдром диабетической стопы (СДС), приводящих на определенной стадии к образованию хронических трофических язв нижних конечностей в подавляющем большинстве случаев:

-классификация хронической венозной недостаточности СЕАР, -классификация артерий по Фонтейну – Покровскому, -степень выраженности поражения тканей при СДС по Wagner F.W., 2009г.

описывающие глубину язвенного дефекта и его площадь. По глубине различают:

-поверхностную -язву, достигающую подкожной клетчатки (2 степень) -язву, пенетрирующую до фасции или субфасциальных структур (мышцы, сухожилия, фасции, кости), в полость суставной сумки или сустава ( степень).

по площади: малые площадью до 5 см2; средние – от 5 до 20см2; обширные (гигантские) – свыше 50 см В 1986г. D.R. Knighton была предложена классификация хронических ран: 1 стадия – поверхностные раны (поражения эпидермиса и дермы); стадия – глубокие раны (поражение подкожно – жировой клетчатки); стадия – поражение фасций; 4 стадия – поражение мышц; 5 стадия – поражение сухожилий, связок и костей; 6 стадия – поражение органов и тканей полостей туловища.

В 2004г. опубликована система оценки хронических ран MEASURE, включающая в себя ключевые параметры, используемые при оценке и лечении таких ран: M(Measure) – измерение раны (длина, ширина, глубина и площадь), Е (Exudate) –экссудат (количество и качество), А (Appearance) – внешний вид (раневое ложе, тип ткани и количество), S (Suffering) – болевой синдром (характер и интенсивность боли), U (Undermining) – деструкция (наличие или отсутcтвие), R (Reevaluate) – наблюдение (регулярный контроль всех параметров), Е (Edge) – край (состояние краев раны и окружающей кожи).

Для характеристики хронической венозной недостаточности на сегодняшний день наиболее распространенной является классификация, принятая в 2005 согласительной комиссией по хроническим заболеваниям вен, включающая в себя Clinical signs (Клинические проявления): С0-С6 в зависимости от тяжести; С0 – нет видимых проявлений заболевания, С1 – телеангиэктазии и ретикулярный варикоз, С2 – варикозные вены, С3 – отек, С4 – изменения кожи, С5 – изменения кожи и закрытые язвы, С6 – изменения кожи и открытые язвы, А – нет симптомов, S – есть симптомы. Ethiologic classification (Этиологическая классификация): Ес - врожденная ( с рождения или несколько позже), Ер (первичная (невыясненная причина), Es – вторичная (посттромбофлебитическая болезнь, другое). Anatomical repartition (Анатомический сегмент): As – поверхностная венозная система, Аd – глубокая венозная система, Ap – перфорантные вены. Pathophysiological mechanism (Патофизиология): R – рефлюкс, O – окклюзия, RO – рефлюкс и окклюзия [174].

В настоящее время в медицинской практике разработано и внедрено большое количество различных методов лечения ран. Одной из наиболее часто встречающихся патологий, относящихся к ранам, являются длительно незаживающие раны венозной этиологии [39, 163, 94].

венозного происхождения остается далекой от решения проблемой. В механизме формирования длительно незаживающих ран можно выделить два Макрогемодинамический уровень изучен и описан в работах многих авторов [9, 26, 45, 57]. Однако полного единогласия в этом вопросе нет [117, 140, 174, 200]. Длительно незаживающие раны возникают как при варикозной болезни, когда просвет вен полностью сохранен и даже расширен, так и при посттромбофлебитических окклюзиях и стенозах, когда имеет место механическое препятствие и размеры путей оттока не соответствуют потребностям. Наиболее распространенной является версия о нарастающей в результате недостаточности оттока венозной гипертензии [140, 200]. К сожалению, эта версия редко подтверждается реальными измерениями, которые показывают, что давление в ортостазе почти никогда не превышает должного гидростатического. Более приемлема гипотеза «гидравлической бомбардировки» тканей надлодыжечной области при работе мышечно – венозной помпы за счет недостаточности коммуникантов, но она не объясняет появления длительно незаживающих ран при «варикозной болезни без горизонтальных рефлюксов». Формы нарушения микроциркуляции и интимный механизм образования язв представлены различными теориями, которые по главному компоненту можно разделить на четыре группы: 1) теория «фибриновой манжетки»; 2) аноксическая – образование язв за счет артериоло – венулярного шунтирования, артериального спазма и редукции капилляров; 3) клеточная (теория лейкоцитарной агрессии); 4) микробная [43, 49, 141, 213].

Хроническая венозная недостаточность, обусловленная повышением венозного сопротивления за счет нарушений венозной стенки или стойких препятствий для оттока, изменяет капиллярную проницаемость. В паравазальное пространство выходят эритроциты, которые, распадаясь, выделяют гемосидерин, белковые молекулы и липидные комплексы. Все это денатурируется и образует вещества, подлежащие резорбции. По биологическим законам резорбция может быть осуществлена только через воспалительную реакцию, точнее через ее клеточные фазы – острую (лейкоцитарную) и хроническую (макрофагальную). Основным сигналом к активации лейкоцитов является накопление продуктов распада [48, 199].

Хроническим воспаление становится потому, что процесс формирования факторов, вызывающих его, не может быть остановлен, пока не устранена венозная недостаточность. Процесс выхода лейкоцитов в ткани при хронической венозной недостаточности, включая краевое стояние, роллинг, адгезию и диапедез, ничем не отличается от выхода лейкоцитов из русла в любой очаг воспаления. Так же ничем не отличается и формирование макрофагальной реакции как признака превращения воспаления в хроническое. Лейкоцит и макрофаг работают по единственной, заложенной в них программе, выделяя вещества (цитокины, свободные радикалы и т.д.), благодаря которым защита организма осуществляется десятки тысяч раз в жизни. В случае развития трофических язв венозной этиологии эти вещества действуют, как повреждающие, способствуют развалу матрикса, некрозу эпителия и формированию язвы. Стандартная защитная биологическая реакция нарушается. Система патологической макро- и микрогемодинамики, называемая хронической венозной недостаточностью, сформировалась и действует постоянно, непрерывно возобновляя причины для воспалительной реакции, которая уже сама включается в порочный круг. Постоянно повторяющиеся циклы (сосудистая, клеточная и репаративная фазы) в разном количественном соотношении создают в самой язве своеобразную систему, не подчиняющуюся закономерностям течения раневого процесса [48, 145, 199, 72].

Бактериальная контаминация и колонизация длительно незаживающей раны происходят всегда, но этот процесс, несомненно, имеет вторичный характер после нарушения барьерной функции кожи и образования дефекта кожных покровов [69, 79, 98, 125].

применяют эндоскопическую субфасциальную диссекцию перфорантных вен, разработанную и внедренную как альтернативный вариант открытой операци типа Linton. В субфасциальное пространство производится инсуффляция диоксида углеводорода, затем вводится тубус с набором инструментов. Перфорантные вены коагулируют и пересекают с помощью ультразвуковых ножниц. Эндоскопическая субфасциальная диссекция сопровождается минимальными послеоперационными осложнениями, характеризуется высокой частотой заживления язв и улучшением клинической симптоматики [90, 84, 85].

Все большее распространение в лечении трофических язв получает ультразвуковая кавитация. При озвучивании биологической системы происходит возникновение микропотоков внутри клеток и ускорение внутри них диффузных процессов. Выраженность действия физического фактора на организм зависит от интенсивности и частоты ультразвуковых колебаний, режима и продолжительности озвучивания, а также от вида озвучиваемого объекта. Таким образом, возникающие на торце волновода кавитационные процессы ведут к разрушению и удалению фибриновых наложений и бактерий на границе двух сред, здоровая ткань при этом не разрушается. При воздействии на раневую поверхность ультразвуковых волн происходит расслоение и отторжение некрозов без повреждения неизмененных окружающих тканей. Кроме того, низкочастотное ультразвуковое воздействие позволяет доставлять антисептик или лекарственный препарат непосредственно к патологическому очагу и создавать в нем максимальную подавляющую концентрацию. Рабочий раствор проникает в мягкие ткани на глубину до 2,5 см. [58, 142, 152, 82].

Лечение практически всегда имеющих сопутствующие заболевания больных пожилого и старческого возраста с хронической венозной недостаточностью, осложненной образованием длительно незаживаемых ран на нижних конечностях – задача всегда сложная, так как соматическое состояние таких больных, особенности их психологического статуса, социально-бытовые условия часто делают невозможной хирургическую коррекцию нарушенной флебогемодинамики [43, 172, 166, 186, 197]. П оэтому большинство пациентов с длительно незаживающими ранами венозной этиологии вынуждены обращаться в поликлиники, где основной метод лечения – консервативный. Главными целями консервативного лечения являются купирование или снижение болевого симптома и заживление длительно незаживающей раны [40, 81, 181, 217, 82].

В местном лечении ран и раневой инфекции широкое применение находят раневые покрытия [110, 238, 16, 38, 133, 227]. В последнее время появилось большое число раневых покрытий, отличающихся по химическому составу основы и входящих в их состав лекарственным веществам [30, 41, 54]. Вместе с тем до сих пор не существует универсального препарата, подходящего для использования на всех фазах раневого процесса. Одним из самых перспективных методов лечения раневых дефектов (раны, ожоги, трофические язвы) и рубцовых деформаций кожи является применение клеточных культур, в частности дермальных фибробластов. Этим требованиям отвечает комбинированный фитотерапевтический субстрат «Фито», включающий в свой состав 4% глицерогеля метилцеллюлозы с концентрацией в ней азитромицина 1%, твин – 80 и консервирующую смесь нипагина и нипазола (3:1) в концентрациях 0,25% и 0,1% соответственно [42, 61, 120].

В местном лечении длительно незаживающих ран и трофических язв все большее распространение получает интерактивная повязка Tender – wet.

«Тендер-вет» - многослойная раневая повязка в форме подушечки, содержащая полиакрилат в качестве основного вещества поглотительного состава. Перед наложением повязки на рану последняя пропитывается раствором Рингера. Раствор Рингера в течение 24 часов непрерывно выделяется в рану, неся в нее положительно заряженные ионы и унося из раны отрицательно заряженные ионы. За счет постоянного подвода раствора Рингера некрозы активно размягчаются и отделяются. Одновременно раневой экссудат эффективно всасывается поглощающим элементом – полиакрилатом и всасывается им. Этот обмен функционирует потому, что полиакрилат имеет большее сродство к белку раневого экссудата, чем к солевым растворам, и поэтому раневой экссудат вытесняет раствор Рингера из подушечки «Тендер-вет».

Таким образом, Тендер-вет орошает рану в течение 24 часов и одновременно удаляет микроорганизмы, детрит, токсины.

Рана омывается и быстро очищается. Как только тормозящие процесс заживления раны факторы устранены и рана очистилась, происходит формирование грануляционной ткани. При этом влажная среда, а также содержащиеся в растворе Рингера электролиты стимулируют пролиферацию клеток, миграцию фибробластов и ангиогенез. С внешней стороны повязки имеется водоотталкивающая пленка, которая предотвращает дальнейшее высыхание повязки, что идеально для проведения терапии во влажной среде [95, 98].

Значительный интерес представляет сочетанное применение ультразвука и раневых покрытий [10, 56, 160, 222], показана высокая эффективность сочетанного применения низкочастотного ультразвука и раневых покрытий «Васкопран», «Коллахит». При использовании предлженной схемы лечения к пятым суткам после хирургической обработки резко снижалось количество нейтрофилов, увеличивалось число макрофагов, уменьшалось количество микробных тел и тканевого детрита, появлялись лимфоциты, моноциты, фибробласты. Сочетанное применение низкочастотной ультразвуковой терапии и раневых покрытий «Воскопран» и «Коллахит» в клинике позволило сократить сроки очищения гнойных ран и активизировать процессы репаративной регенерации и, в целом, улучшить функционально – косметические результаты лечения больных с гнойно – воспалительными заболеваниями кожи и подкожно – жировой клетчатки.

С целью оптимизации лечения трофических язв нижних конечностей в Оренбургской Государственной Медицинской Академии был разработан разнозаживляющий препарат милиацил на основе просяного масла, обеспечивающий антимикробный, противовоспалительный и репаративный эффекты [84, 86, 109].

Лечебный эффект милиацила обусловлен наличием в нем ряда биологически активных соединений: ненасыщенных жирных кислот, токоферолов, каротиноидов каротины, стероидов – милиацина, эргостерина, ситостерина. Милиацил отличается от других растительных масел, в частности от облепихового, высоким кислотным числом (151,5 -178,3 мг КОН), обусловленным большим содержанием в нем ненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой и олеиновой). Этим объясняется стерильность препарата и его достаточный антимикробный эффект. Особое значение имеет входящее в состав милиацила стероидное соединение – пентациклический тритерпеноид милиацин, который обладает анаболическим действием, является стабилизатором биологических мембран.

Стабилизируя лизосомальные структуры, милиацин предохраняет их от действия мембраноповреждающих факторов, таких как токсины. В связи с чем уменьшается активность катепсинов, кислой РНК-азы и ДНК-азы.

Благодаря этому снижается экссудация, сдавление тканей, их гипоксия, деполяризация РНК и ДНК.

Широкое использование в лечении раневого процесса получили физические методы воздействия, в т.ч. лазерное излучение, магнитотерапия.

Лучи лазера при лечении трофических язв оказывают благоприятный эффект на процессы микроциркуляции, транскапиллярный обмен, метаболизм в тканях, перекисное окисление липидов [40, 206].

Переменное магнитное поле обладает бактериостатическим воздействием на возбудителя, стимулирует отторжение некротических тканей, улучшает микроциркуляцию и процессы регенерации, благотворно влияет на нейроэндокринные адаптивные процессы [105, 152].

Наиболее благоприятные результаты лечения трофических язв, выявленные при местном применении милиацила и магнитно – лазерной терапии, подтверждены структурно – функциональным исследованием биоптатов трофических язв. Высокая эффективность лечения язв сочетанным местным использованием милиацила и магнитно – лазерной терапии обосновывается данными электронной микроскопии, гистоавторадиографии и молекулярно – генетической идентификационной экспрессией проапоптических генов эпителиоцитов и фибробластов. Обнаружены эффекты синтеза ДНК у эндотелиальных, адвентициальных клеток и фибробластов на фоне уменьшения числа эндотелиоцитов с признаками кариопикноза. Отмечена активизация клеток фибробластического ультраструктурными показателями состояния синтеза органелл. Установлен феномен потенциирования противовоспалительного и стимулирующего репаративную регенерацию тканей действия милиацила и магнитно – лазерной терапии.

Все большее применение в комплексном лечении гнойных ран находит вакуум. Использование вакуум – терапии способствует удалению микробных тел и недоокисленных продуктов распада тканей, снижению интерстициального отека тканей, улучшению лимфо- и кровообращения, усилению ангионеогенеза. При этом на фоне сохранения влажной среды формируются условия для роста грануляционной ткани, деконтаминации раны, быстрого уменьшения площади раневой поверхности и ее глубины.

Вакуум – терапия проводится чаще при давлении от 7 кПа до 15 кПа в двух основных режимах – фракционном (краткосрочном) и непрерывном (длительном). Для краткосрочного варианта используют различного вида мягко эластичные присоски. Время приложения присосок на покрываемый участок раны колеблется от 5 до 10 минут. Непрерывная и длительная вакуум – терапия отличается от фракционной не только удобством применения, но и большей лечебной эффективностью [181].

В настоящее время в связи с успехами антибиотикотерапии инфекций мягких тканей в современных рекомендациях уделяется недостаточное внимание хирургическим аспектам лечения ран и раневой инфекции. На современном этапе по отношению к ранам, не заживающим в течение более 2-х недель, рекомендуется следующая стратегия: хирургическая обработка – некрэктомия, адекватное дренирование, ведение раны во влажной среде, применение оптимальных антисептиков, отказ от цитотоксических средств, использование современных перевязочных средств согласно стадиям раневого процесса, транспорт в рану необходимых веществ при помощи мази и перевязочного материала. В 1 и 2 фазе раневого процесса основные патологические изменения в ране обусловлены раневой инфекцией и некрозами (инфекционной, сосудистой и смешанной этиологии). Применение антисептических растворов способно ускорить ликвидацию инфекции, препятствовать вторичному инфицированию и повысить эффективность некрэктомии. На рынке существует большое число антисептиков, эффективность которых в отношении раневой инфекции подтверждена исследованиями. Но на практике антимикробные свойства антисептиков могут нивелироваться их отрицательным влиянием на развитие грануляций в ране. Оптимальными антисептиками в настоящее время являются: 1% йодповидон, 0,01% мирамистин, 0,02-0,05% хлоргексидин, полигексанид и комбинация октенидина дигидрохлорида с феноксиэтанолом [83, 95, 138, 189]. Оказывая антимикробное действие, эти растворы наносят тканям пациента минимальный ущерб. Кратность обработки зависит от выраженности воспаления и характера экссудата. Как правило, не имеется показаний для применения антисептиков при лечении раны в 3-й фазе, за исключением обработки кожи вокруг раны с целью профилактики вторичного инфицирования. Для эффективного лечения перевязочный материал сочетают с мазями. В настоящее время, согласно стратегии ведения ран во влажной среде, большинство мазей изготавливают на гидрофильной основе. Мази получили такую же специализацию, как перевязочный материал и применяются дифференцированно по стадиям раневого процесса.

Следует отметить, что кратность нанесения мази, как правило, влияет на лечебный эффект, тем более, если мазь применяется с устаревшим перевязочным материалом. Для большинства мазей рекомендуется однократное нанесение в сутки, но по клиническим данным в 1 фазе раневого процесса допустимо 2-4 кратное использование мазей с антибактериальным действием, во 2 фазе -1-2-х кратное нанесение для защиты грануляций, в 3-й фазе 1-3 кратное – для стимуляции репаративных процессов [15, 101].

Широкое применение в лечении трофических язв в последнее время нашел перфторан. Активно используя перфторан в качестве кровезаменителя с газотранспортной функцией, для чего он был предназначен, исследователи обнаружили, что препарат обладает также другими свойствами, расширяющими область его применения. Одним из дополнительных свойств перфторана является его способность оказывать благотворное влияние на заживление гнойных ран при местном применении. Накопленные в литературе данные по этому вопросу противоречивы: в одних исследованиях подтверждается эффективность применения перфторана [17, 29, 36, 134, 215], в других она признается недостаточной [100, 130, 178, 232]. Положительные результаты лечения ран перфтораном могут быть объяснены рядом его свойств. Воздействие перфторана на организм связано с активацией фагоцитирующих клеток: Т – хелперов и системы комплемента, что дает иммуномодулирующий эффект, проявляющийся стимуляцией всех фаз иммунного ответа. Антиоксидантные и мембраностабилизирующие свойства наложении повязок с перфтораном на гнойные раны отмечено ускорение некролиза, более быстрое очищение ран от гнойного отделяемого, Недостаточная эффективность перфторана, отмечаемая в некоторых исследованиях, может быть связана с отсутствием антисептического действия препарата, с быстрой потерей им активности из-за разведения экссудатом. Большинство работ по местному применению перфторана в настоящий момент основано на комплексных методиках.

Существенным свойством перфторана, которое может послужить основой для улучшения результатов его местного применения, является способность насыщаться газами и облегчать их диффузию. [1, 15, 96, 112, 59]. В этом свете представляется перспективной комплексная методика сегодняшний день известны лишь единичные публикации о возможности такого воздействия на гнойные раны [62, 53, 213, 185].

У больных сахарным диабетом поражение нижних конечностей встречается в 20-80% случаев. Своевременно начатое лечение гнойнонекротических заболеваний позволяет предотвратить ампутацию конечности либо выполнить малые хирургические вмешательства. С 1998 года в отечественной литературе появились публикации о результатах применения свидетельствующих о значительном ускорении заживления последних в эксперименте и клинике [92]. Для лечения использовали установку «Плазон», разработанную и изготовленную в МГТУ им. Н.Э.Баумана под руководством плазмогенератора заключается в образовании электрического заряда между двумя электродами и пропускании инертного газа, в данном случае атмосферного воздуха, в результате чего возникает эндотермическая химическая реакция горения азота в атмосферном кислороде с образованием NO в высокой концентрации. Для проведения NO – терапии используется манипулятор с диаметром выходного канала 2 мм, позволяющий получать низкотемпературные (25 – 400С) газовые потоки с высоким содержанием молекул NO (до 2000-3000 ppm). Местное лечение включало обработку с помощью NO и последующим наложением повязок с биологическими покрытиями соответственно стадии раневого процесса у пациентов с язвенными поражениями. Ежедневно раневую поверхность и прилежащие ткани обрабатывали содержащим NO газовым потоком при средней экспозиции 90 с. Дистанция от сопла манипулятора до поверхности воздействия составляла около 5 см, так как при таком расстоянии от выходного отверстия плазмотрона содержание молекул NO в непосредственной близости от поверхности язвы достигает 2000 ppm, а при расстоянии 10 см – 1000 ppm.

В начале лечения перед каждой процедурой NO – терапии проводят местную обработку ран, включающую удаление гнойных, фибринозных наложений и некротизированных тканей, некрэктомию [63, 51, 195, 201, 97].

В дальнейшем по мере очищения и появления здоровых активных грануляций ограничиваются обработкой раневой поверхности растворами антисептиков, тщательно осушая ее перед началом воздействия NO. Курс лечения составляет в среднем 20 сеансов. Уже с первых сеансов отмечалось уменьшение воспалительных проявлений (перифокальной гиперемии и отека), наиболее выраженное у больных с гнойно – воспалительными поражениями нижних конечностей. У пациентов с язвенными поражениями нижних конечностей в среднем на 7-е сутки наблюдалось очищение язвенной поверхности от гнойно – некротического отделяемого. На 14-е сутки у половины больных трофическая язва была сплошь покрыта яркими грануляциями с выраженной краевой эпителизацией. Цитологическое исследование мазков – отпечатков показало, что уже через несколько сеансов NO-терапии снижается микробная обсемененность, усиливается фагоцитоз бактерий и детрита, увеличивается содержание макрофагов, уменьшается процент дистрофически измененных нейтрофилов. Через 7- сеансов увеличивалось количество фибробластов. Гистологически отмечалось снижение признаков микроциркуляторных нарушений, некротических и воспалительных проявлений, усиливались макрофагальная реакция, затем пролиферация фибробластов и неоваскуляризация, рост грануляционной ткани, краевая эпителизация и рубцевание дефекта [4, 154, 207].

При венозной ангиопатии ведущим патогенетическим механизмом является гипоксия конечности. Вторичная по отношению к поражению сосудов, гипоксия в свою очередь усугубляет течение заболевания, приводит к развитию ацидоза и появлению трофических нарушений. Между тем у пациентов с трофическими язвами наблюдается повышенная потребность тканей в кислороде, что не обеспечивается физиологическими возможностями кислородтранспортной системы. При гипербарической оксигенации отмечается увеличение содержания кислорода в тканях конечности и происходит стимуляция коллатерального кровообращения.

С.Н.Ефунин и соавторы отмечали полное заживления язв у 60% больных с хроническими язвами венозной этиологии после курса гипербарической оксигенации [37, 158, 192, 208, 210]. В настоящее время вопросам применения гипербарической оксигенации у больных с венозной недостаточностью уделяется недостаточное внимание. Несмотря на это, ее нужно рассматривать как один из компонентов комплексного лечения больных с трофическими язвами венозной этиологии.

Закрытие ран мягких тканей – одна из древнейших задач хирургии. В течение долгого времени для ее решения использовали традиционный способ – сближение краев раны при помощи шовной нити, а при неудаче применяли кожную пластику или пассивную тактику в надежде на заживление раневой поверхности вторичным натяжением. В начале 20-го века вместе с развитием новых технологий получило мощный стимул учение о закрытии ран. К настоящему времени известны методы адгезивной, спицевой, эспандерной, жидкостно – гелевой дермотензии. Для сопоставления краев раны применяются аппараты различной конструкции – в качестве механизма сближения используются пружины, металлические скобы с «эффектом памяти», стержни с резьбой (винты), барабаны с нитью или проволокой, реечно – винтовой привод [55, 94, 129, 225, 131, 68, 99].

На современном этапе развития пластической и реконструктивной хирургии при закрытии обширных дефектов мягких тканей все отчетливее проявляется стремление не только к восстановлению барьера между внутренней и внешней средой в целях поддержания гомеостаза, но и к результатов. Большое внимание уделяется исследованию эффективности использования дозированной спицевой аппаратной дермотензии при закрытии обширных ран мягких тканей в первую фазу раневого процесса [77, 103, 114].

репарацию ран. Наличие обширной гнойной раны мягких тканей в области мышечных массивов при невозможности одномоментного сопоставления краев раны, а также наличие на дне раны анатомически и функционально восстановления покровных тканей как барьера между внешней и внутренней средой. Это объясняет стремление к применению дозированной аппаратной спицевой дермотензии в первую фазу раневого процесса, хотя ранее этот способ применялся только при наличии обширной гранулирующей раны, т.е.

во вторую фазу раневого процесса. После закрытия раны проводят терапию по принципам закрытого способа лечения гнойных ран с обязательным активным проточно – промывным дренированием. Использование данного метода позволило совместить преимущества метода закрытого лечения гнойных ран по Н.Н.Каншину и технического обеспечения возможности сопоставления краев раны – метода дозированной спицевой аппаратной дермотензии [50, 8, 157, 222].

Решение проблемы закрытия тканевых дефектов идет в различных направлениях. Одним из наиболее перспективных и результативных направлений современной биомедицины является тканевая инженерия. С успехами именно в этой области связывают сегодня многие надежды в решении важных социальных и медицинских проблем. Активно ведутся работы по воссозданию утраченных структур или функций ряда жизненно важных тканей или органов. В рутинную медицинскую практику вошли трансплантация клеток костного мозга, значительные усилия направлены на восстановление функции печени путем трансплантации гепатоцитов или создания систем «искусственная печень». Клеточные трансплантаты и биосинтетические конструкции с клеточными культурами используются сегодня для лечения инфаркта миокарда, восстановления сосудов, мочевого пузыря, лечения инсулинзависимого диабета [54, 137, 172]. Восстановление дефектов мягких тканей, прежде всего кожи, имеет особо важное значение.

Сегодня методы культивирования и трансплантации эпидермальных клеток используются во всем мире. Параллельно продолжаются работы по совершенствованию и развитию технологий выращивания и трансплантации клеток. Высокая эффективность и технологичность применения аллогенных трансплантатов для восстановления тканевых дефектов различной этиологии позволяют утверждать, что «аллогенность» трансплантатов является важным принципом тканевой инженерии, открывающим этому направлению значительные перспективы. Важным обстоятельством, определяющим сроки приживления клеточных трансплантатов, является снижение их иммуногенности после длительного культивирования вне организма.

Аллогенный эпидермальный трансплантат способен сохраняться на ране не менее 15 суток. К настоящему времени не удалось выявить закономерности между длительностью временного приживления и эффективностью действия трансплантата. Использование мезенхимальных стволовых клеток в составе биокомпозитов (пористая биокерамика, коллагеновая губка) являются перспективным при реконструктивно – пластических операциях [132, 176, 209, 153, 177]. Проведенные исследования фундаментальных механизмов репарации тканей и практические аспекты применения тканевых клеточных трансплантатов позволяют значительно продвинуться в области восстановления утраченных тканевых структур и функций [184, 155].

недостаточности представляют собой сложную медико – социальную проблему. Заболевания, приводящие к развитию хронической венозной недостаточности – варикозная и посттромботическая болезни – весьма распространены. Трофические язвы характеризуются крайне низкой склонностью к заживлению, частыми рецидивами, сложностью и дороговизной лечения. Они обрекают пациентов на длительные, часто многолетние страдания, сопровождаясь выраженным болевым синдромом [31, 230, 87, 52].

Независимо от формы хронической венозной недостаточности, в ее основе лежит венозная гипертензия, обусловленная клапанной недостаточностью перфорантных, глубоких и поверхностных вен. Венозная гипертензия приводит к нарушению микроциркуляции, тканевой гипоксии и активации лейкоцитов с выбросом ими лизосомальных ферментов. В результате значительно страдают трофика и защитные свойства кожи. При ее повреждении развивается некроз с массивным экссудативным процессом. В дальнейшем происходит быстрая бактериальная контаминация возникшей трофической язвы с прогрессированием воспаления и некротических процессов не только в коже, но и в глубжележащих тканях. С учетом патогенеза хронической венозной недостаточности в основе лечения трофических язв должны быть действия, направленные на устранение или максимальное снижение флебогипертензии. Наиболее радикальными из них являются хирургические вмешательства, направленные на устранение горизонтального и вертикального рефлюксов и, в ряде случаев, на ликвидацию клапанной несостоятельности глубоких вен. Однако операции при активной трофической язве в условиях отека, индурации и воспаления кожи и подкожной клетчатки, близости инфицированной раны, во-первых, сложны технически, сопровождаются значительной операционной травмой, а во-вторых, чреваты гнойными осложнениями и несостоятельностью швов.

Появление видеоэндохирургической технологии ликвидации горизонтального рефлюкса (SEPS – Subfascial Endoscopic Perforant Surgery), к сожалению также не решило проблему окончательно – частота рецидивов посттромботических трофических язв после SEPS высока. Выполнение оперативного вмешательства после заживления трофических язв предпочтительно, но часто оказывается невозможным в связи с высокой толерантностью язв к известным методам консервативного лечения. Поэтому актуальной следует считать задачу разработки эффективных технологий в местном лечении длительно незаживающих ран венозной этиологии. К таковым можно отнести клеточную терапию, которая с успехом использовалась в лечении ожогов.

Культивирование и трансплантация выращенных in vitro фибробластов эффективны на стерильном раневом покрытии «Фолидерм». Оно представляет собой тонкую пленку из полиэтилентерефталата со сквозными порами, обеспечивающими адекватный влаго- и газообмен раневой поверхности и, в то же время, являющимися непроницаемыми для бактерий.

Поэтому такая подложка обеспечивает защиту ран и пересаженной клеточной культуры от инфицирования [18, 241, 164, 168, 127]. Другое немаловажное свойство пленки – относительная прозрачность – позволяет легко наблюдать за процессом роста клеток на ней в инвертированный световой микроскоп, а после пересадки клеток – следить за ходом раневого процесса. Кроме того, обладая электретными свойствами, при трансплантации «Фодидерм» «прилипает» к раневой поверхности, моделируя неровности ее рельефа. Судьба пересаженных фибробластов остается неясной. Установлено постепенное уменьшение их количества на пленке.

Возможно, что клетки мигрируют с пленки на поверхность трофической язвы, принимая участие в формировании толстой фибриновой пленки, которая постоянно встречается под пересаженными клетками. Вероятна и другая версия – контактируя с раневой поверхностью, клетки постепенно теряют жизнеспособность и гибнут, что и обусловливает необходимость периодической смены трансплантатов [25, 91, 187].

В последние годы в гнойной хирургии наметилась тенденция к использованию методов активного хирургического лечения. При этом одним из основных принципов является закрытие раневой поверхности швами или проведение пластических операций. С целью достижения заживления гранулирующей раны по типу первичного предложено большое количество разнообразных по технике выполнения швов с использованием различных материалов. Однако, существующие способы закрытия гранулирующих ран мягких тканей с выраженным натяжением краев не удовлетворяют хирургов, сопровождаются относительно высокой частотой осложнений и требуют совершенствования. Проведенные исследования показали, что при использовании для сближения краев раны адаптационно-репозиционного аппарата статистически значимо снижалось количество гнойно – воспалительных осложнений в ране и длительность пребывания в стационаре [14, 46, 65, 180, 226].

Интерес и постоянное внимание к проблеме лечения длительно незаживающих ран объясняются тяжелым течением раневого процесса, рецидивирующих форм. Хирургический метод с использованием плазменных технологий является перспективным способом в лечении больных строфическими язвами. По мнению ряда авторов, плазменный поток обладает антимикробным и стерилизующим свойством в отношении гнойных очагов. При применении данной технологии в клинике трофические язвы обрабатывали плазменным потоком дозированной дистанции сканирующим движением. При этом с поверхности раны происходили испарение жидкости с гнойным содержимым, гемостаз, стерилизация. С целью некрэктомии применяли плазменную хирургическую установку «СУПР-М» на основе гелия в режиме резки и коагуляции. В ходе перевязок гнойно-некротических ран в 1-й фазе воспалительного процесса проводилась обработка плазменной хирургической установкой «Факел-01» на основе аргона сканирующим движением в терапевтическом режиме. Этапные некрэктомии проводились плазменной хирургической установкой «СУПР-М» на основе гелия.

Проводились некрэктомия в режимах резки и коагуляции, последующие перевязки с обработкой «Факел-01» на основе аргона. Результатом взаимодействия плазменного потока с тканями явились полный гемостаз и образование на раневой поверхности тонкого слоя серо-коричневой пленки (коагуляционный некроз).

Применение плазменного потока сокращает сроки подготовки ран к хирургическому закрытию при большой раневой поверхности. Раны заживают нежным рубцом без выраженного склероза окружающих тканей [123, 170, 61, 239, 203].

Основные трудности в лечении больных с трофическими язвами венозной этиологии обусловлены тем, что возникновение язвенного дефекта является результатом сложного и длительного процесса повреждения мягких тканей, в основе которого лежат развивающиеся в них на почве хронической венозной недостаточности стойкие нарушения микроциркуляции и аэробного метаболизма. Проводимое с учетом этиопатогенетических факторов лечение трофических язв поэтому предусматривает комплексный подход, включающий общую терапию, местное комбинированное лечение и хирургическую коррекцию гемодинамических расстройств, как основной причины развития трофических нарушений. Хирургическая коррекция гемодинамических нарушений является основным, заключительным этапом лечения трофических язв, но из-за высокого риска гнойно – септических осложнений принципиально должна быть выполнена после заживления трофического дефекта. В связи с этим представляется весьма актуальным внедрение в клиническую практику эффективных методов лечения трофических язв, реально сокращающих сроки предоперационной подготовки больных, снижающих риск развития послеоперационных осложнений и повышающих эффективность проводимого больным с трофическими язвами венозной этиологии комплексного лечения. Для ускорения заживления трофических язв авторами использован активно развивающийся в последнее десятилетие метод клеточной терапии, основанный на применении культивируемых in vitro фибробластов.

Проведенные в этой области исследования показали, что культивируемые in vitro фибробласты, хорошо себя зарекомендовавшие первоначально в камбустиологии для лечения ожоговых ран, имеют хорошие перспективы для лечения трофических язв, характеризующихся резким нарушением метаболизма тканей в области язвенного дефекта. Это, в свою очередь, послужило основанием к проведению дальнейших исследований, направленных не только на изучение происходящих в тканях под воздействием трансплантированных клеток физиологических процессов (репаративная активность тканей, скорость репаративных процессов), но и создания системы контроля и регуляции этих процессов для получения наиболее благоприятных результатов в каждом конкретном случае [21, 179, 90, 211, 234]. После предварительной подготовки трофической язвы, направленной на купирование явлений острого воспаления и уменьшение микробного загрязнения, больным проводилась пересадка дермального эквивалента. Площадь необходимого для пересадки дермального эквивалента определялась соответственно размерами язвенного дефекта.

Непосредственно пересадка осуществлялась в асептических условиях с наложением влажно – высыхающей защитной повязки, обеспечивающей оптимальные условия для трансплантированных клеток. Постельный режим соблюдался в течение 7-8 часов после пересадки.

комплексном лечении больных с трофическими язвами венозной этиологии достоверно увеличивает скорость их эпителизации, за счет этого существенным образом сокращается время к завершающему этапу лечения – хирургической операции, направленной на устранение или снижение флебогипертензии, как основной причины развития заболевания [17,104, 165, 173, 219].

Н.А. Сергеев предлагает включать в комплекс консервативного лечения трофических язв венозной этиологии низкоинтенсивное лазерное излучение по разработанным методикам.

В процессе консервативного лечения использовались терапевтические лазерные аппараты: «АФДЛ-1», «Скаляр – 1/40» и «Улан-БЛ-20» с магнитными насадками и универсальными блоками – излучателями (синим, зеленым, желтым и красным). Сеансы лазеротерапии проводили во время перевязок после санации язвенных дефектов 0,02% раствором хлоргексидина. Применяли дистанционное и контактное облучение трофических язв в зависимости от решаемой задачи.

Для повышения эффективности воздействия на пораженные ткани физических факторов, предложен способ лечения трофических язв, предусматривающий применение магнитного поля и лазерного излучения одновременно в видимом и инфракрасном диапазонах спектра с учетом фаз язвенного процесса.

Применение комплексного лечения, включающего лазеротерапию длительно незаживающих ран венозной этиологии с первоначальной послеоперационных ран, а также коррекцию венозного кровотока с применением новых медицинских технологий и учетом данных дуплексного сканирования, обеспечивает достижение оптимальных ближайших и отдаленных результатов [108, 202, 224, 106].

этиологии является коррекция патологических рефлюксов и устранение патологической венозной емкости хирургическим путем. Однако многие хирурги предпочитают выполнять оперативное вмешательство после полного закрытия дефекта на фоне купирования воспалительного процесса в окружающих тканях, что требует длительного времени и больших расходов, при этом не всегда удается закрыть трофические раны [24, 78, 124, 158].

М.Р.Рамазановым проанализированы результаты использования удаленных расширенных аутовен одновременно с корригирующими венозное кровообращение операциями у 50 больных с трофическими длительно незаживающими ранами нижних конечностей. Для пластики трофических ран использовались удаленные расширенные подкожные аутовены, которые рассекались на лоскуты длиной от 0,6 до 15 см, шириной – 0,2-2,6 см и пересаживались на поверхность раны. В зависимости от размеров трофической раны требовалось от 2 до 20 лоскутов, проксимальные и дистадьные концы трансплантатов, если их длина превышала 3,5 см, послеоперационном периоде все больные пользовались механическим стимулированием ангиогенеза для ускорения заживления и регенерации трофических ран. Применение аутовенозного пластического материала значительно повышало эффективность лечения больных. Время эпителизации в среднем составило 10 дней для варикозных и 14 дней для посттромботических язв. Сроки заживления в среднем составили 22 дня.

Аутовенозная пластика в комплексе с корригирующими операциями по эффективности и быстроте заживления трофических язв превосходит существующие современные раневые покрытия [23, 75, 128, 214, 223].

характеризуется нарушениями венозного оттока, ведущими к дезорганизации регионарной системы микроциркуляции. При консервативном лечении трофических ран патогенетически обосновано применение средств, улучшающих микроциркуляцию, трофику сосудистой стенки, антиоксидантов, витаминов, антигистаминных и анаболических препаратов [35, 102, 221, 229].

1.2. Механизм действия и перспективы применения медицинского озона в клинической практике.

В настоящее время все больше привлекают к себе внимание не медикаментозные методы лечения. Это связано с целым рядом факторов:

препараты;

-большим количеством противопоказаний и побочных эффектов при назначении сильнодействующих лекарственных препаратов;

-увеличением количества сочетанных и сопутствующих заболеваний, что, с одной стороны, требует комплексного лечения, а с другой – увеличивает количество противопоказаний для назначения различных видов лечения;

-высокими ценами на лекарственные препараты.

К таким методам лечения относятся методы окислительной терапии:

гипербарическая оксигенация, ультрафиолетовое облучение аутокрови, озонотерапия [3, 32, 34, 175, 191].

В мировой лечебной практике применяются и используются способы локальной местной терапии, инфильтрация краев раны озонированными растворами, обработка ран и полостей организма озонированными растворами, ректальное введение газообразного озона, методика большой внутриартериальное и внутрисуставное введение озоно-кислородных смесей, озонирование аллокрови. Все авторы, работающие с этими методиками, подчеркивают, что озонотерапия – мощный и безопасный метод лечения, а результативность терапии неуклонно возрастает при лечении незапущенного первичного процесса [13, 127, 206, 218, 235].

Вместе с тем следует отметить, что за последние годы как в нашей стране, так и за рубежом создано новое поколение медицинских генераторов озона, позволяющих в течение длительного времени получать в стабильных концентрациях озон, как из медицинского кислорода, так и из атмосферного воздуха.

Благодаря выраженным окислительным свойствам, озон является высокотоксичным веществом. Окислительное действие озона может проявляться по-разному: 1) окисление, в котором играет роль лишь один атом кислорода из молекулы озона; 2) окисление с участием всех трех атомов кислорода; 3) окисление с образованием соединений исходного вещества с молекулой озона (озониды) [66, 76, 148]. Предельно допустимая концентрациях озон чрезвычайно сильный окислитель, оказывает резко выраженное раздражающее действие на верхние дыхательные пути, бронхи, легкие, вызывая их спазм. При интоксикации озоном изменяется активность ряда ферментов эритроцитов, нарушается баланс биогенных аминов в организме, хромосомный аппарат лимфоцитов, метаболические процессы в печени, отмечается поражение сердечно-сосудистой и нервной систем, снижается устойчивость к инфекции, что связывают с подавлением продукции антител вследствие нарушения функции тимуса. Однако, концентрации озона, существующие в природных условиях, оказывают стимулирующее влияние на организм, повышая устойчивость к холоду, гипоксии, действию токсических веществ, увеличивая уровень гемоглобина и эритроцитов в крови, фагоцитарную активность лейкоцитов, иммунобиологическую устойчивость, улучшая функцию легких, нормализуя артериальное давление. Оценивая биохимические экспериментальные данные, выделяют следующие эффекты озонотерапии :

1.Повышение парциального давления кислорода и сдвиг рН в щелочную сторону.

2.Уменьшение дефицита буферных оснований, как более быструю реакцию на озонотерапию по сравнению с оксигенацией.

3.Активацию кислородзависимых процессов в эритроцитах и других клетках крови, в результате которых нормализуется перекисное окисление липидов (ПОЛ) и происходит регуляция структурно – функциональных элементов мембран клеток. При этом возрастает деформабельность эритроцитов, улучшаются реологические свойства крови [71, 147, 161].

4.Интенсификацию кислородзависимых реакций в органных клетках, вызывающую снижение уровня продуктов углеводного, липидного и белкового обменов [116, 194, 5, 1].

Обладая высокой реактогенной способностью, озон активно вступает в реакции с различными биологическими объектами, в том числе со структурой клетки. Плазматические мембраны являются основной мишенью озона в связи с плотной упаковкой липидов и белков в биомембранах. По мере нарастания дозы озона в плазматической мембране (эритроциты, дрожжевые и бактериальные клетки) модифицируются силы межмолекулярного взаимодействия (изменения устойчивости к детергентам и направление криофрактографического скола), растет гидрофильность и бифазно (разнонаправлено) изменяется микровязкость анулярного и бислойного липида (зондовая флюоресценция), а также зарядовое состояние поверхности (данные электорофореза). Изменения физического и структурного состояния мембран связаны с окислительной деструкцией липидов и белков [64, 91, 147]. Происходит повышение резистентности эритроцитов и возрастание их деформабельности, что способствует оптимизации микроциркуляции. Вследствие подвижности двойного слоя мембраны дефекты в ней вновь закрываются. Это происходит до тех пор, пока дефекты значительно не увеличатся в размерах. Отсюда следует, что концентрация озона должна быть подобрана такая, чтобы оболочка клетки не изменялась, но сама была бы еще способна к восстановлению благодаря боковому смещению [2, 169, 193, 228].

Первоначально в крови с озоном реагируют ненасыщенные жирные кислоты и их сложные эфиры. Учитывая большое содержание этих предполагать, что большая часть введенного озона расходуется на реакции с С=С – связями с образованием биологически активных функциональных групп – озонидов. То, что озониды в большей степени определяют подтверждается тем фактом, что синтезированные вне организма озониды озонировании растительных масел, также являются биологически активными соединениями: обладают противовоспалительными, антиаллергическими и иммуномодулирующими свойствами, улучшают микроциркуляцию и репаративные процессы в местах нанесения озонидов [15, 111, 188].

ненасыщенных жирных кислот представляет собой преимущественную реакцию озона, то эритроциты рассматриваются, как основные «мишени» в этой реакции при озонокислородной терапии. Это обусловлено тем, что оболочка эритроцитов содержит высокое процентное содержание фосфолипидов с ненасыщенными цепями жирных кислот, а они то и образуют центр реакции.

Объектами воздействия озона в организме, кроме ненасыщенных жирных кислот, являются еще вещества, которые содержат амино- и сульфгидрильные группы, в частности, аминокислоты, как свободные, так и с пептидными связями. В высоких концентрациях озон способен окислять белки, атакуя гистидиновые и тирозиновые остатки, деструктивно действовать на ДНК [44, 60, 149, 236].

Ряд авторов выделяют два механизма действия озона: 1) прямое дезинфицирующей активности, вызывающей нарушение целостности оболочки микробов вследствие окисления фосфолипидов и липопротеидов;

взаимодействие с вирусами, приводящее к повреждению протеинов наружной мембраны и полипептидных цепей нуклеиновых кислот, что нарушает способность вирусов прикрепляться к клеткам; 2) системный эффект вследствие индуцируемых озоном низких концентраций перекисей [107, 216].

Перекиси, образовавшиеся в результате взаимодействия озона с ненасыщенными жирными кислотами, активируют механизм перекисной дезинтоксикации – глутатионовую систему. Отмечено влияние озона на внутриклеточную антиоксидантную защиту организма. Эффективность функционирования окислительно – восстановительной глутатионовой (никотинамиддинуклеотидфосфат), который необходим для восстановления окисленного глутатиона. Потребность в НАДФ в этих условиях, очевидно обеспечивается стимулированием озоном работы пентозофосфатного шунта.

Очень важное значение имеет влияние озона на перекисное окисление липидов. Под влиянием озона происходит умеренная активация перекисного окисления липидов с соответствующим усилением антиоксидантной системы [59].

Умеренная, “физиологическая” активация свободнорадикальных реакций ПОЛ и повреждающее действие усиленной генерации активных форм кислорода на клетки не означает, что эти процессы не протекают в норме. Наоборот, ПОЛ (в физиологических пределах) играет немаловажную метаболических процессов в нормальной клетке [212, 220].

Так, около 20% всего количества О2•, образующегося в митохондриях, не успевает прореагировать с супероксиддисмутазой и, мигрируя через мембраны, поддерживает ПОЛ на стационарном, безопасном для клетки уровне. Если интенсификация этих процессов не выходит за определенные рамки, ограниченные антиоксидантными механизмами, то следует ожидать свободнорадикальных реакций и реакций перекисного окисления липидов.

Эти эффекты могут находить выражение в поддержании активности дыхательной цепи, биосинтеза некоторых гормонов, например стероидных и тиреоидных, простагландинов, лейкотриенов, тромбоксана А2, прогестерона, протромбина, стимуляции распада триптофана и так далее. Продукты ПОЛ в концентрациях, не превышающих 10 нмоль на 1 мг липидов, играют регуляторную роль в обеспечении процессов восстановления в нервной ткани после возбуждения. Активные формы кислорода и перекиси липидов могут играть роль “молекулярных фагов”, способствуя деструкции хемотаксического фактора, вызывающего миграцию лейкоцитов в очаг воспаления. Активные формы кислорода играют роль кофакторов во многих биосинтетических процессах. Отклонение от стационарной концентрации О2• может вести к развитию патологических расстройств. Так, падение клеточного содержания О2•, связываемое с триосомией по 21-й паре хромосом, сопровождает некоторые психические расстройства. При шизофрении, например, из-за снижения содержания О2• в клетках уменьшается активность дофамин--моноксигеназы, разрушающей дофамин.

катехоламинов. Таким образом, повышение стационарной концентрации О2• в тканях приводит к их окислительной деструкции, а снижение – к торможению некоторых биосинтетических процессов. Для некоторых мембранных ферментов перекиси липидов выступают в роли активаторов.

Например, в малых дозах перекись линолевой кислоты увеличивает активность сукцинатдегидрогеназы и Са-АТФазы. ПОЛ в норме сопряжено с окислительным метаболизмом ксенобиотиков в системе микросомального функциональной модификации биомембран.

свободнорадикальных реакций по принципу обратной связи усиливает собственную антиоксидантную систему [7, 3, 146, 156, 182].

оптимальный уровень ПОЛ, поддерживает вазодилятационный эффект образованных при разложении озона в жидкой среде, стимулирует не только микроциркуляции на тканевом уровне.

Обработка крови низкими концентрациями озона (18-48 мкг/л) вызывала развитие ответных реакций, проявляющихся в умеренной активации процесса перекисного окисления липидов и, по принципу обратной связи, усиления антиоксидантной защиты [1, 33, 237]. Описано также тормозящее действие озона на перекисное окисление липидов и стимулирующее действие на антиоксидантную систему. Внутрибрюшинное введение лабораторным животным озонированного изотонического раствора хлорида натрия (6-10 мг/л) угнетало процессы перекисного окисления липидов. Происходило снижение диеновых конъюгатов, малонового альдегида и оснований Шиффа в 3-5 раз. Одновременно повышалась активность каталазы и супероксидисмутазы эритроцитов крови [11, 144, 196, 233]. Увеличивалась микровязкость липидного бислоя мембран эритроцитов, снижалась их деформабельность и кислотная резистентность, что следует рассматривать как признаки неблагоприятных сдвигов в состоянии этих клеток. Повышалась антиоксидантная активность плазмы, что можно объяснить возрастанием в ней концентрации бета-липопротеидов, церулоплазмина, альбумина и инсулина. Под влиянием озонированного физиологического раствора хлорида натрия возможна компенсаторная дополнительных звеньев антиоксидантной защиты.

Санирующее влияние озона связано с влиянием на бактерии, вирусы и грибки. Высокие дозы озона ингибируют Н-Атфазу и репродуктивную способность микробных клеток. Введение озонокислородной смеси (0,8 мг/л по 30 минут) в туберкулезную каверну подопытных животных приводило к гибели микобактерий туберкулеза и не оказывало токсического влияния на организм. Клетки, инфицированные вирусом СПИДа, при обработке озоном (10 мг/мл) утрачивали способность инициировать инфекцию при сокультивации их с незараженными клетками. При воздействии той же концентрации озона на внутриклеточный вирус, находящийся в ростовой среде с 15% телячьей сывороткой, удалось на 33% снизить ее активность.

Следует учитывать, что антивирусное действие может быть обусловлено активацией иммунной системы. Под влиянием терапевтических доз озона возрастала пролиферация лимфоцитов [47, 204, 162].

Использование озона в высоких концентрациях возможно при местных аппликациях. Обработка инфицированных ран раствором, содержащим мг/л озона, сопроврждалась подавлением роста стафилококков, кишечной и синегнойной палочек, протея и клебсиелл. При лечении гнойных ран выявлена четкая тенденция к увеличению количества функционально активных нейтрофильных лейкоцитов в ране в 2-3 раза по сравнению с контрольной группой. Лечебный эффект озонированных растворов инициируется как озоном, так и свободными радикалами [159, 167, 42, 19].

окислительный «стресс» и адекватная мобилизация антиоксидантной системы, которые и определяют метаболическую и нейроэндокринную перестройку в организме, направленную на восстановление гомеостатического равновесия окислительно – восстановительных процессов [66].

Особенностью озонотерапии является то, что озон активно участвует в регуляции метаболизма кислорода, эффективно использует энергетические субстраты и стимулирует восстановление адаптационно – компенсаторных субклеточных структур.

С.П. Перетягин (1991) установил, что основными моментами лечебного действия озона являются:

-восстановление кислород – транспортной функции крови;

-выраженное влияние на метаболические процессы организма через озонолиз органических субстратов;

одновременным превалированием механизмов антиоксидантной защиты;

-активация ферментных систем и восстановление энергетического потенциала клеток.

Это все служит базовой основой для улучшения микроциркуляции и периферического кровообращения.

Тропность озона к полиненасыщенным жирным кислотам, входящим в состав липопротеиновых и фосфолипидных комплексов цитоплазматических мембран микроорганизмов и вирусов, приводит к нарушению их целостности и гибели последних, что обусловливает его бактерецидный эффект.

В работах И.Л.Работнова и соавт (1972) приводятся данные о чувствительности в водной среде к озону золотистого стафилококка, белого стафилококка, синегнойной и кишечной палочки. По их данным, гибель микроорганизмов находится в прямо пропорциональной зависимости от концентрации озона и времени экспозиции.

Установлено, что под воздействием озона устраняется энергетический дефицит тканей вследствие стабилизации ультраструктурных мембран и восстановления процессов окислительного фосфорилирования. Это позволяет клеткам стимулировать энергетический обмен и рекомбинировать стабилизировать многие гомеостатические реакции организма в результате коррекции ими окислительно – восстановительного потенциала клеток.

В крови образуются свободные радикалы и более стойкие озоновые перекиси, которые непосредственно влияют на метаболизм клеток, индуцируя процессы перекисного окисления липидов и тем самым стимулируя антиоксидантную систему организма.

Повышение продуктов перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот в крови, оказывающих инсулиноподобное действие, стимулирует транспорт глюкозы в клетку, прямое окисление ее в пентозофосфатном цикле, что улучшает обеспечение тканей кислородом и снижает уровень гипоксии.

активизируют циклооксигеназный путь метаболизма арахидоной кислты в крови, снижая активность липооксигеназ. При этом угнетается синтез определенной группы простагландинов, клавулонов, лейкотриенов и др и активизируется индукция простациклина и тромбоксанов, которые, влияя на мембранную проницаемость, реологические свойства крови, уровень циклических нуклеотидов, микроциркуляцию, могут изменять состояние органного кровотока и повышать обеспечение организма кислородом, тем самым также снижая уровень гипоксии [190, 204].

Воздействие озона на цитоплазматические мембраны изменяет их структурно – функциональное состояние, вызывает компенсаторную перестройку нейрогуморальных регуляторных систем, что интегрально проявляется стимуляцией энергетического обмена, процессов детоксикации, коррекции гормонального статуса, модуляцией системы иммуногенеза.

Именно повышением активности нейтрофилов, Т-лимфоцитов и увеличением в крови иммуноглобулинов всех классов объясняют иммуномодулирующий эффект озона [240].

В начале развития воспалительного процесса метаболические и сосудистые нарушения приводят к возникновению и прогрессированию гипоксии, при которой анаэробный гликолиз преобладает над аэробным.

Метаболические нарушения при гипоксии сопровождаются развитием выраженного ацидоза в области воспалительного очага. При этом происходит накопление недоокисленных продуктов, главным образом молочной и пировиноградной кислот. Отмечается снижение рН, которое характеризует степень гипоксии [89, 183].

Быстро реагируют на развитие воспаления дыхательные ферменты, необходимые для полноценной репарации. Их активность резко снижается, что может служить ранним признаком проявления некротических изменений в тканях. Все это создает благоприятный фон для развития инфекции.

Так, установлено, что в условиях ишемии для прогрессирования инфекции достаточно 100 бактерий, в то же время для того, чтобы вызвать нагноительный процесс в здоровых тканях необходима инъекция 2- миллионов микробных тел.

Одним из значительных терапевтических эффектов озонотерапии является антимикробное действие. При сравнительном изучении действия хлора и озона на микроорганизмы установлено, что инактивация их озоном происходит значительно быстрее. Практически важно, что озон подавляет микроорганизмы устойчивые к антимикробным препаратам. Его действие эффективно в отношении возбудителей дифтерии, туберкулеза, газовой гангрены, энтеробактерий, грибов. В результате окисления белков и липидов происходит деструкция цитоплазматических мембран микроорганизмов при воздействии на них озона. Минимальные дозы озона вызывают локальные повреждения мембран, прекращая процесс деления бактериальных клеток.

Более высокие дозы вызывают повреждения ряда ферментативных, транспортных и рецепторных систем, обеспечивающих жизнедеятельность бактериальной клетки, что приводит к ее гибели в результате поражения дыхания и возрастания проницаемости цитоплазматической мембраны.

Концентрация озона 4мг/л, полностью подавляет рост стафилококка, кишечной палочки, протеев и клебсиеллы, если их количество соответствует 103-104/г ткани. При количествах микроорганизмов более 105 /г ткани инактивация микроорганизмов неполная [67, 12, 115, 231, 235].

При однократном местном воздействии озона-кислородной воздушной смесью количество стрептококков и синегнойной палочки уменьшается в три раза, энтеробактерий – более чем в два раза. Общее количество микроорганизмов снижается на 41,3%, количество стерильных посевов увеличивается в 6 раз. Исходная микрофлора уничтожается в течение 1- сеансов озонирования [183, 115].

Различные виды микроорганизмов обладают неодинаковой чувствительностью к озону. Это может быть связано со строением бактериальной стенки и активностью защитных ферментов – супероксиддисмутазы, каталазы. Катализируемые ими реакции десмутации переводят супероксидный радикал в менее токсичное для клетки состояние.

Особенно выражен этот эффект у грамотрицательных бактерий [107, 147].

При изучении действия озона на дрожжевые клетки различных групп.

Оказалось, что при умеренных концентрациях клеток кривые их гибели имели первичный переход быстрой инактивации, сменяющийся периодом медленной инактивации. При больших концентрациях клеток после периода медленной инактивации происходило ее вторичное ускорение. Отмечено, что гибель микроорганизмов происходит в результате окислительной деструкции и нарушения барьерной функции мембран. Озон интенсивно взаимодействует с органическими соединениями, содержащимися во внеклеточной среде, выступая в роли химического барьера защиты клеток.

По-видимому, снижение скорости инактивации происходит за счет выхода из погибших клеток внутриклеточных метаболитов [32].

Вторичное же ускорение гибели клеток обусловлено накоплением токсических продуктов озонолиза и их литическим действием на клетки.

Действие озона на микробные клетки имеет бифазный характер. У дрожжевых клеток низкие дозы озона стимулировали Н-АТФ фазу, дыхание и репродуктивную способность. Высокие дозы озона ингибировали этот процесс и приводили к гибели клеток [88, 147].

применения изучалось практически всеми исследователями, которые занимались вопросами озонирования. Однако, имеющиеся в литературе сведения преимущественно касаются бактерицидного действия озона в отношении аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов. Но, имеются сведения и о бактерицидном действии озона в отношении облигатных неспорообразующих анаэробных бактерий, чувствительность микробов к антибиотикам возрастает. Описано также фунгицидное и противовирусное действия. Причем выраженность антимикробного эффекта зависит от применяемых концентраций медицинского озона, времени экспозиции и количества сеансов обработки.

В клинической практике при комплексном лечении гнойных ран, трофических язв, ожоговых поверхностей, огнестрельных ранений, в особенности при длительном вялом течении воспалительного процесса, применение медицинского озона (как местное, так и общее) сопровождается активизацией процессов очищения раны и регенерации, улучшением общего состояния больных, быстрой ликвидацией симптомов интоксикации, что выражается в сокращении сроков госпитализации и реабилитации больных и уменьшении количества осложнений [13].

Очищение раневой поверхности и активизация регенераторных процессов, сокращение во времени стадий раневого процесса, являются логическим следствием антимикробного и иммуностимулирующего (местного и общего) действия озона.

Сокращение сроков очищения раны в первой фазе раневого процесса – фазе экссудации, происходит благодаря дегидратирующему и некролитическому действию озона [42, 204].

Некролитический эффект обусловлен разрушающим воздействием на белковые молекулы, аминокислоты, полисахариды, так как озон взаимодействует с продуктами распада белков и аминокислот. Усиление дегидратации способствует ускоренному отведению продуктов распада из раны, что снижает их непосредственное раздражающее действие на клетки местной защиты и способствует повышению функциональной активности фагоцитов.

поверхности обусловлен, во-первых, уменьшением раздражающего действия бактерий и токсических продуктов на нервные окончания стенки раны и, вовторых, тормозящим влиянием на периферические нервные окончания после кратковременного раздражающего действия [148].

Отмечается также гемостатический эффект при наружной обработке раны озон-кислородной газовой смесью или озонированными растворами антисептиков, либо физиологическими растворами на фоне проводимой общей озонотерапии. При этом продолжительность кровотечения, в среднем, сокращается вдвое за счет увеличения концентрации фибриногена и количества тромбоцитов.

С учетом указанных выше механизмов, ведущих к гипоксии в гнойной ране, патогенетически обосновано применение кислорода, выделяемого из озона. Терапевтические эффекты озона обусловлены, прежде всего, его окислительными свойствами. Антигипоксический эффект сопровождается повышением кислород-транспортной функции крови, улучшением ее реологических свойств и активацией биоэнергетических процессов за счет увеличения концентрации кислорода в плазме. При этом снижается кислородное голодание тканей, возрастает метаболическая активность форменных элементов крови и тканевых клеток [4, 107, 198]. Это сопровождается ростом активности ферментов дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования, что ведет к восстановлению энергообразования.

Озонированные масла и родственные продукты зарекомендовали себя, как хорошее средство при лечении широкого круга заболеваний, в первую очередь слизистой оболочки и кожных покровов. Однако их успешное использование затруднено из-за недостаточной стабильности озонидов.

Было изучено поведение озонированных подсолнечного масла, линетола и гексена -1 в случае длительного хранения при 20С и 200С.

Стабильность образцов возрастала в ряду гексен-1, линетол, подсолнечное масло. Период полураспада составил при 200С – 3 мес., при 20С -8 месяцев.

Разработан метод озонирования растительных масел, который позволил получить препарат с высоким пероксидным числом.

В масле «Отри 6000» удалось затормозить течение побочных реакций и практически полностью исключить образование побочных соединений, таких, как малондиальдегид, гидроперекись и др. Механизм лечебного противовоспалительным и антиаллергическим действием. Оно обладает противовирусными и фунгицидными свойствами, стимулирует репаративные процессы и местный иммунитет, способствует быстрому очищению язвы от некротических масс, улучшает микроциркуляцию. Это обусловлено тем, что особо чувствительны к озону органические соединения, содержащие двойные связи, которые имеют различные липидные компоненты тканей.

После озонотерапии отмечается снижение количества фосфолипидов, триглециридов, свободных жирных кислот. Таким образом, в тканях увеличивается содержание тех жирных кислот, которые наиболее активно используются в качестве энергетического субстрата, повышается метаболическая активность полиморфноядерных нейтрофилов, увеличивается их антимикробная активность. При хранении масла в течение 1 года при температуре 50С активность его снижается не более чем на 15%.

1.3.Механизм воздействия ультразвука на биологические объекты.

В процессе эволюционного развития биообъектов на формирование их биологических свойств оказывали влияние многие абиотические факторы, в том числе природные фоновые излучения. В последние десятилетия в связи с резко возросшей антропогенной и техногенной нагрузкой произошло резкое повышение уровня абиотических излучений и, соответственно, увеличилось влияние этих факторов на биоклетки, что с большой вероятностью может способствовать фенотипическим изменениям биологических свойств, вплоть до развития мутаций [13, 112, 139]. Поэтому, в современной микробиологии актуальными являются вопросы изучения особенностей и механизмов влияния внешних физических факторов на состояние микроорганизмов, в частности на бактерии, для возможного использования этих воздействий в решении прикладных задач и внедрения новых технологий в медицине и биологии.

Одним из факторов, способным влиять на функциональное состояние микроорганизмов, является ультразвук (УЗ). Несмотря на то, что УЗ давно используют в различных отраслях науки, техники, медицины его влияние на микроорганизмы требует более детального изучения [20, 22, 121, 143].

Ультразвуковые волны обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений. Поэтому не случаен интерес к изучению влияния и механизмам действия этого физического фактора на биологические объекты.

Ультразвуковыми называются упругие акустические волны, способные распространяться в материальных средах (твердых, жидких, газообразных).

Нижняя граница УЗ лежит в области 16–20 кГц, верхняя достигает сотен мегагерц. Обе границы достаточно условны и находятся за пределами слышимости человека. Упругость обеспечивает возвращение в исходное положение частиц среды, смещенных под воздействием внешних сил.

Частицы среды при этом не переносятся в направлении распространения волн, а лишь колеблются около положения равновесия. Возмущение от частиц, колеблющихся в каждом слое около положения равновесия, передается от слоя к слою по направлению распространения волны. Таким образом, в акустической волне происходит перенос энергии без переноса вещества. Волны бывают продольными, если направление колебаний частиц совпадает с направлением распространения волн, и поперечными, если эти направления взаимно перпендикулярны [70,74]. В газообразных и жидких средах, в мягких тканях макроорганизмов и в клетках микроорганизмов, состоящих на 75% из воды, распространяются продольные волны.

При прохождении УЗ в биологических объектах частицы среды совершают интенсивные колебательные движения с большими ускорениями, при этом на расстояниях, равных половине длины звуковой волны, в облучаемой среде могут возникать разности давлений от единиц до десятков атмосфер. Столь интенсивные воздействия на структуру биологических объектов приводят к различным эффектам, физическая природа которых связана с действием факторов, сопутствующих распространению ультразвука в среде: механического, теплового, физикохимического.

звукохимические реакции. Химические превращения наблюдаются при интенсивности УЗ от долей Вт/см2 до десятков или сотен Вт/см2 на частотах от 1 кГц до нескольких МГц. Так как эти частоты на много порядков меньше собственных частот колебаний молекул, химических изменений в системе вследствие резонансного поглощения УЗ не наблюдается и варьирование частоты в указанном диапазоне мало сказывается на характере возникающих в биосистеме реакций [237, 227].

Биологическое действие ультразвуковых волн связывают в большей степени с явлением кавитации. Кавитацией называется процесс образования в жидкой среде полостей, заполненных парами самой жидкости, которые возникают под действием больших разрывающих напряжений и в следующее мгновенье захлопываются, сопровождаясь большими давлениями и локальным нагревом среды [73, 93, 152]. Явление кавитации носит локальный характер и не перемещается в среде. Импульсы давления, возникающие при смыкании кавитационных каверн, способны разрушать не только твердые и жидкие тела, но и многие биообъекты, в частности микроорганизмы.

Химическое действие УЗ при кавитации, возможно, обусловлено микрозарядов с последующим электронным пробоем. Однако многие экспериментальные факты в рамках такого представления объяснить не удается. Наиболее оправданным является представление о тепловом кавитационного пузырька температура в нем может достигать 95С0.

Большинство химических превращений под действием УЗ происходит в водных растворах. При высокой температуре молекулы воды внутри и расщепляются на радикалы Н+, ОН-, а также, возможно, ионизируются с присоединенными к ним нейтральными молекулами воды. Частично и молекулярных продуктов разложения воды в ультразвуковом поле зависит от природы растворенного в воде газа. Так, при воздействии УЗ на воду, в которой растворен воздух, образуются оксиды азота и перекись водорода.

Кроме того, пропускание ультразвука через вещества ускоряет ход некоторых химических реакций. Обычно ускоряются реакции, идущие воздействием атомарного кислорода. Ускорение ряда химических реакций обусловлено действием различных физико-химических эффектов, связанных с ультразвуковой дегазацией, диспергированием, эмульгированием, локальным нагреванием при кавитации и др. Под действием УЗ происходит детонация дихлористого азота, что способствует расщеплению белковых частиц. Таким образом, ультразвуковые колебания могут применяться для инициирования химических реакций, осуществления ряда новых методов синтеза и ускорения медленных реакций в органической системе [80, 74, 82].

Имеются данные о том, что образование свободных радикалов ОНи Н+ под действием УЗ вызывает изменение рН в биологических тканях в щелочную или кислую сторону в зависимости от интенсивности и продолжительности воздействия [20, 160, 205]. Изменение рН воспаленных тканей в щелочную сторону вызывает анальгезирующий эффект вследствие резкого уменьшения воспалительных явлений, что используется в физиотерапии.

Помимо химического воздействия, в зависимости от интенсивности и длительности облучения, УЗ оказывает различное механическое воздействие на биологические объекты. Так, при малых интенсивностях (до 2–3 Вт/см2) на частотах порядка 105–106 Гц колебания частиц биологической среды производят своеобразный микромассаж тканевых элементов, способствующий лучшему обмену веществ. Для организма человека и животных такое воздействие улучшает снабжение тканей кровью и лимфой. Повышение интенсивности УЗ может привести к возникновению в биологических средах кавитации, а следовательно, и к механическому разрушению клеток и тканей; кавитационными «зародышами» при этом служат всегда имеющиеся в цитоплазме биологических клеток газовые пузырьки [55, 135 171].

При распространении УЗ в биологических средах происходит его поглощение и преобразование акустической энергии в тепловую.

Характерно, что образование тепла осуществляется не равномерно по всей толще тканей, а проявляется наиболее заметно на границах сред с волновыми сопротивлениями. Однако значительное повышение интенсивности к чрезмерному нагреву биологических структур и к их разрушению. Поэтому тепловой эффект, наряду с кавитацией, используют в качестве основных действующих факторов в ряде ультразвуковых хирургических операций, например, для регенерации поврежденных тканей [14, 160].

Причиной изменений, возникающих в биологических объектах под действием УЗ, могут быть также вторичные эффекты физико-химического характера. Так, благодаря образованию акустических потоков, происходит энергичное перемешивание внутриклеточных микроскопических структур.

Кавитация в среде приводит к разрыву молекулярных связей, молекулы воды распадаются на свободные радикалы ОН- и Н+, что является первопричиной действия УЗ. Подобным же образом происходит расщепление под действием УЗ высокомолекулярных соединений в биологических объектах (например, крахмала, нуклеиновых кислот, белковых веществ).

Одной из основных особенностей воздействия УЗ на микроорганизмы можно считать его влияние на клеточные мембраны. Действие УЗ может приводить к существенному изменению механических, электрических и иных свойств клеточных мембран, а также к нарушению внутреннего состава клеток и изменению концентраций веществ, растворенных в цитоплазме. При длительном воздействии УЗ последствия остаются в течение некоторого времени после прекращения облучения, и нормальная жизнедеятельность клетки может не восстановиться в течении минут, часов или даже дней. Разрыв клеточных мембран и нарушение механической целостности клеток — наиболее очевидное из возможных последствий ультразвукового облучения. Установлено, что особенно опасен для микроорганизмов низкочастотный УЗ, т. к. мощный низкочастотный ультразвук способен механически разрывать клеточные мембраны, что приводит к нарушению целостности и гибели клеток [20, 22, 118]. Однако даже при низких частотах механическое повреждение и гибель клеток происходят только при достаточно высоких интенсивностях УЗ, существенно превышающих физиологические дозы.

по большей части «отрыванием» мощным излучением макромолекул и молекулярных комплексов с внешней поверхности мембраны. Оторванные соединения растворяются в окружающей среде и могут снова «вернуться»

на свое прежнее место через некоторое время после прекращения ультразвукового воздействия. Оставшись без определенных составляющих, в результате чего мембрана начинает аномально функционировать.

У некоторых бактерий под действием УЗ наблюдается генерация мембраной электрического потенциала действия. Это вынужденное возбуждение связано с описанным выше изменением электрических свойств мембраны [92, 22].

Следующая важная особенность действия УЗ на микроорганизмы — изменение концентрации различных веществ в составе цитоплазмы за счет изменения равновесной концентрации веществ вне и внутри клетки:

акустическая волна создает микровихри в окружающей клетку среде, обеспечивая эффективное перемешивание раствора. Таким образом воздействие УЗ приближает концентрацию веществ в цитоплазме, особенно ионов легких металлов, к их концентрации вне клетки. Это делает клетку более зависимой от состава внешней среды и может нарушить внутренние процессы жизнедеятельности. Нарушение внутреннего состава клетки и, как следствие, процессов ее жизнедеятельности, является наиболее глубоким и долгосрочным изменением. Последствия такого рода могут оставаться в силе по прошествии нескольких часов, а то и дней после окончания воздействия УЗ. По мере убывания интенсивности ультразвука эти концентраций веществ в цитоплазме — нарушение жизнедеятельности.

биологических объектов, обычно обусловлены совместным действием многих факторов, и не всегда ясно, какой из них играет первостепенную УЗ в микробиологии, предполагает изучение характера акустического поля, т. е. распределения в пространстве звукового давления или интенсивности [239, 222].

клеточные оболочки микроорганизмов, вызывают их гибель. Еще с 1928 года ученые начали исследовать влияние УЗ на микроорганизмы и установили, на бактерии и вирусы. При этом выяснилось, что результаты могут быть повышение агглютинации, потерю вирулентности, или полную гибель бактерий, с другой стороны, отмечался обратный эффект — увеличение числа жизнеспособных особей. Последнее особенно часто имело место после кратковременного облучения. Очевидно, кратковременное действие УЗ способствует механическому разделению скоплений бактериальных клеток, благодаря чему каждая отдельная клетка дает начало новой колонии [180, 143].

Большинство патогенных микроорганизмов чувствительны к действию низкочастотного ультразвука. Так, при облучении гноеродной микрофлоры ран УЗ низкой частоты увеличивается чувствительность бактерий, как Гр- (P.

aeruginosa, E. сoli), так и Гр+ (S. aureus) к действию дезинфицирующих низкочастотного ультразвука в сочетании с различными антимикробными одновременного воздействия низкочастотного ультразвука и антимикробных препаратов.

Известно, что применение ультразвуковых волн малых интенсивностей (до 2 Вт/см2) обычно вызывает положительные биологические эффекты.

В опытах многих исследователей после обработки микроорганизмов их чувствительности к лекарственным, противомикробным препаратам и дезинфицирующим средствам вследствие повышения проницаемости оболочки микробных клеток [85, 205].

Механизм бактерицидного действия УЗ в литературе объясняется двумя теориями: кавитационно-механической и кавитационноэлектрохимической. Согласно первой теории - ультразвуковые волны, распространяясь в упругой среде, вызывают в ней попеременные сжатия и разряжения. В клетке создаются огромные давления, достигающие цитоплазматических структур и гибель клетки. Кавитационноэлектрохимическая теория объясняет ионизацию паров жидкостей и присутствующих в ней газов при образовании кавитационного пузырька.

сопровождающийся резким повышением температуры и возникновением в кавитационной полости электрического поля высокого напряжения. При этом пары жидкости и высокомолекулярные соединения в кавитационной полости расщепляются на водород и гидроксильную группу с образованием активного кислорода, перекиси водорода, азотистой и азотной кислот, в результате чего происходят инактивация ферментов и коагуляция белков.

Все это приводит к гибели микробной клетки. Наиболее опасен для жизнедеятельности микробов низкочастотный УЗ (от 20 кГц до 100 кГц), приводящий в первую очередь к их дезинтеграции [74, 80, 205]. Однако эффективность действия УЗ при одной и той же интенсивности и частоте колебаний также зависит от продолжительности воздействия, химического состава облучаемой среды, ее вязкости, температуры, рН и исходной степени обсемененности микроорганизмами. Чем больше микроорганизмов, тем продолжительнее должно быть воздействие для достижения стерилизующего эффекта [139, 143].