Хронодиагностика и биоуправляемая хронофизиотерапия Загускин Сергей Львович, доктор биологических наук, академик МАЭН, член Проблемной комиссии по хронобиологии и хрономедицине РАМН, член лазерной ассоциации Лаборатория хронобиологии НИИ физики Ростовского государственного университета , Ростов-на-Дону, а/я 3408, т.(8632) , факс (8632) ,

«Во всем царит гармонии закон, и в мире все суть ритм, аккорд и тон» Дж. Драйден «В числе основных законов мира необходимо поставить закон периодичности или ритма» В.М.Бехтерев «Основные проблемы патологии - это проблемы живой клетки» «Понимание динамики протоплазмы могло бы объяснить действие различных физических и химических факторов» «Сама природа ответного механизма требует, чтобы блокировать чрезмерно сильную реакцию и обращение коллоидных изменений» « Кортикальный слой восстанавливает утерянный им кальций, а протоплазма внутри клетки вновь приходит в более жидкое состояние» «Возможно ли при помощи циклических коллоидных изменений понять ритмические процессы, происходящие, например, при сердечных сокращениях? Л. Гейльбрун, 1957г.

Дифференциальная интерферометрия живого нейрона. Регистрация ритмов агрегации ретикулюма (золь-гель структур)

Нервная клетка механорецептора речного рака. Регистрация электрической активности, потребления кислорода, агрегации митохондрий, биосинтеза белка и других структурно-химических ритмов 70 мкм Камера на столике микроскопа З- зажимы З З З рО 2 электрод ганглий Тело нейрона мышцы аксон нерв

Интерферометрия живого нейрона с полным раздвоением изображения. Регистрация ритмов содержания белка (сухого веса) в покое клетки и при физических воздействиях Фотоэлектрический метод: Ф 0 -Ф 1 =А{cos 2 φ-Lcos 2 (φ-Δ/2)}+M Фотографический метод: (S 0 -S 1 )/γ=lg{cos 2 φ/Lcos 2 (φ-Δ/2)}-M

Частотограммы импульсной активности нейрона. Вызванные колебания имеют период в 6, 10 и более раз больший, чем ритм раздражения с Т=0,5;1;2;11 и 29с. А- периоды вызванных колебаний не зависят от силы раздражения в физиологических границах, от исходной частоты, имеют лаг.период от N с до N мин., сохраняются в последействии, трансформируются другой частотой за 1-3 мин. В - вызванные медленные ритмы можно подавить другой частотой раздражения. С- раздражение с Т=0,5с вызывает колебания частоты, синхронизацию золь-гель переходов, колебаний Са цитозоля и возбудимости нейрона с большей амплитудой, чем раздражение с Т=29с. А В С

Увеличение амплитуды ритмов золь- гель переходов при облучении лазером и стимуляции энергетики клетки А - Метод микрокиноденситографии В - агрегаты митохондрий С - увеличение амплитуды колебаний агрегации-дезагрегации митохондрий (оптической плотности 1-2 ) и уровня золя относительно геля (разжижения цитоплазмы) при стимуляции сукцинатом натрия (или лазером) энергетики клетки. С А В Зонд 1 2 В

Зависимость направленности реакции клетки (объема, агрегации ретикулюма и золь-гель структур) от исходного уровня ее энергетики (фазы биоритма +Е или - Е) +Е - Е При исходно высоком энергетическом обмене (+Е) увеличивается объем клетки и уровень золя относительно геля, агрегация ретикулюма и концентрация кальция в цитозоле уменьшаются.

Синхронные колебания энергетического обмена и биосинтеза в клетке Околочасовые ритмы (средний период около 30 мин) белка в разных зонах клетки: Д - между дендритами и ядром, Я - в зоне ядра, А - между ядром и аксонным холмиком по поглощению при 265 нм. Калибровка: оптическая плотность - 0,1, время - 30 мин. Аксон Ядро Прижизненная интерферометрия одного и того же нейрона в фазе снижения содержания белка околочасового ритма (слева) и в фазе его увеличения (справа). Видно изменение сдвига фазы волны света над ядром тела нейрона на уровне двух ядрышек и отсутствие изменений в участке отходящего вниз аксона. А Я Д Д Я

Эффекты постоянного, ритмического одно (1f) и много частотного (nf) воздействий на содержание белка (сухой вес) и агрегацию ретикулюма (биосинтез) в нервной клетке 2мин 4мм 5мин 10мин 1 час 2 час 2мин10мин % * * * * * * * сухой весбиосинтез % * - Р

Зависимость функциональных и биосинтетических реакций клетки от фазы энергообеспечения А Колебания микрогетерогенности (d ) и среднего поглощения (D) при длине волны 265 нм в теле нейрона при возбуждении. Снижение d означает увеличение золя относительно геля при уменьшении агрегации митохондрий и ретикулюма и сответствует увеличению концентрации РНП. Б Частотограммы импульсной активности нейрона при разражении с частотой 1/с. 1- после предварительной активации энергетического обмена умеренным возбуждением в течение 10 мин. 2- сразу после увеличения исходной частоты без активации энергетики. C Частотограммы импульсной активности симметричных нейронов в фазе повышения энергетического обмена и в фазе снижения энергообеспечения. Порог реакции ниже, а блок импульсации наступает при большей силе раздражения, если энергия выше МИН. % А Б С имп/с 20 с. 1 2 D d

Энергетическая зависимость возбудимости нейрона и пластическое закрепление его адаптации А Частотограмма импульсной активности нейрона при раздражении с периодом 5 мин. Видно быстрое снижение возбудимости с начала раздражения и быстрое триггерное восстановление возбудимости через 90 мин. Б Прижизненная ультрафиолетовая цитоспектрофотометрия нейрона. Графики колебаний поглощения при длине волны 265 нм в указанных на схеме участках тела нейрона. Видно первичное увеличение поглощения (увеличение концентрации РНП) в участках над ядром и постепенная фазовая синхронизация с ними колебаний поглощения в других участках клетки в направлении к аксону. А Б

Переменно-приоритетный принцип распределения потоков энергии, используемой на процессы разной инерционности и энергоемкости (параметрическая энергетическая связь регуляции функции и биосинтеза в клетке) Влияние 2,7мМ ДНФ на импульсную активность нейрона с. - -зона блокирования, 2 - -зона регулирования, 3 - зона насыщения (независимости от энергии) Плотность потока энер гии Е с Скорость потока энергии Е v з з Функция Биосинтез Время Функция Биосинтез Конечный результат влияния физиотерапии на биосинтез (восстановительные процессы) и лечебный эффект зависят от знака и величины дисбаланса по скорости и плотности потока энергообеспечения (исходного состояния или фазы ритма энергообеспечения клетки, ткани) и их энергопотребления (парметров воздействия по плотности мощности, площади и длительности). Оптимальными могут быть только воздействия, синхронные с фазами ритмов увеличения энергообеспечения клеток, ткани, органа, организма. ЕcvЕcv Гц Функция получает приоритет в начале роста энергии как более лабильная и менее энергоемкая. Биосинтез повышается только после увеличения плотности потока энергии как более инертный и энергоемкий. Е t

Фазовый гель-золь переход с потреблением энергии на границе тела клетки и аксонного холмика А- прижизненная морфометрия нервной клетки (метод дифференциальной интерферометрии), В- «барьер» митохондрий на границе сомы и аксонного холмика нейрона при его торможении С- изменение отношения диаметров сомы и аксонного холмика-(САИндекса),определяющего декремент генераторного потенциала и изменение частоты импульсной активности А В С

Выработка временной связи на одиночном изолированном нейроне после усиления его энергетического обмена 1- частотограмма импульсной активности нейрона при действии исходно подпорогового электрического (лазерного) воздействия (пунктирная отметка) и подкрепляющего механического раздражения (сплошная отметка), 2- сочетанное воздействие, 3- после прекращения подкрепляющего механического воздействия видны ответы на только одно электрическое раздражение и следовые колебания средней частоты после прекращения обоих видов раздражения, 4- ответы нейрона на включение только ранее подпорогового электрического воздействия

Частотограммы импульсной активности нервной клетки механорецептора рака при изолированном воздействии ИК лазером (пунктир) и сочетании его с адекватным (сплошная линия) раздражением с периодом 29с. Появление медленных с периодом Т= 2-3 мин. колебаний частоты импульсов в ответ на лазерное облучение Т=29с и сохранение их в последействии. Сочетание лазерного и адекватного механического раздражения с тем же периодом. Каждое механическое раздражение вызывает увеличение с тем же периодом частоту на 4-5имп/с. Снова изолированное лазерное воздействие вызывает более частые колебания частоты (и возбудимости) с меньшей амплитудой. Изменение периодов колебаний частоты импульсов отражает изменение ритмов фазовых золь-гель переходов и ритмов концентрации кальция в цитозоле с сохранением в последействии.

Схема кальциево-энергетического сопряжения ритмов функции, энергетики и биосинтеза в клетке Потоки энергии Функциональные связи Параметрические связи Общеклеточный контур колебания Кальций цитозоля - циклические нуклеотиды. От степени сопряжения дыхания и окислительного фосфорилирования зависит тепловая энергия, используемая на фазовый переход геля в золь в компартментах клетки

Гидродинамическая модель энергетической взаимосвязи колебательных процессов в клетке

Уровни эволюционной интеграции биосистем Основные уровни: Биосфера, Биоценозы, Организмы, Клетки, БСРЦ- биосинтетические саморедуплицирующиеся циклы золь-гель структур Биосфера Физико-космический уровень (надбиосферный) Биоценозы Организмы Клетки БСРЦ Гены, вирусы Физико-химический уровень (предбиологический) ОКК PКК Семьи,стада ФСРО Ансамбли ФСО ФСОБ ФСРБ ОМК РМК ТКАНИ ОРГАНЫ Популяции Консорции БИОМЫ ЗОНЫ m1m1 l1l1 k1k1 w1w1 v1v1 u1u1 y1y1 z1z1 x2x2 x1x1 u0u0 v0v0 w0w0 p1p1 r0r0 s0s0 r0r0 r1r1 s1s1 p2p2 r2r2 r3r3 r4r4 s4s4 s2s2 s3s3 z2z2 z3z3 z4z4 x3x3 x4x4 x5x5 y4y4 y3y3 y2y2 p5?p5? p4p4 p3p3 u3u3 u4u4 u2u2 u5u5 k2k2 k3k3 k4k4 k5?k5? l2l2 l3l3 l4l4 m2m2 m3m3 m4m4 v4v4 v3v3 v2v2 w2w2 w3w3 w4w4 z0z0 Промежуточные функцио- нальные уровни: ФСРБ- функциональные системы разнородных биоценозов, ФСОБ - функциональные системы однородных биоце- нозов, ФСО-функциональные системы организма, РКК- разнородные компартменты клетки, ОКК-однородные компартменты клетки. Промежуточные структурные уровни: РМК-разнородные микроструктуры клетки, ОМК -однородные микроструктуры клетки. Энергетические потоки на: x,y,z- функциональные и p,r,s- структурные изменения u,v.w-параметрическую регуляцию функции, k,l,m-параметрическую регуляцию структуры.

Зависимость знака ответной реакции от исходного состояния и фазы ритма энергетики клетки, ткани, органа, организма Ян Инь Вдогонку Навстречу Фаза снижения кровенаполнения = деструкция Фаза увеличения кровенаполнения = увеличение биосинтеза Качели энергообеспечения

Зависимость реакции клетки, органа, организма от параметров лазерной терапии

Соотношение глубин амплитудной модуляции физиотерапевтического воздействия меняют в зависимости от характера патологии (гипоксия, артериальная или венозная гиперемия) и наличия дисбаланса артериальной и венозной частей капиллярного русла 1.Тремор 7-13Гц 2. Пульс 3. Дыхание Суммарный сигнал (1,2,3) биоуправления систола сердца диастола вдох выдох

Критерии оптимальности параметров квантовой (лазерной) терапии Оптимальны параметры только в режиме биоуправления. Факторный анализ значений Ес, Т, S, λ не корректен из-за неаддитивности реакций ответа. Биорезонанс возможен только при многочастотной биоритмологической биосинхронизации.

АППАРАТ БИОУПРАВЛЯЕМОЙ КВАНТОВОЙ ХРОНОТЕРАПИИ «РИКТА-05» Хронодиагностика и контроль состояния пациента во время сеанса хронотерапии с биоуправляением по отношению частоты пульса (ЧП) к частоте дыхания (ЧД). Норма: 3

Реабилитация на санаторном этапе больных, перенесших инфаркт миокарда 1. Уменьшение ишемии, болевой (уменьшение доз медикаментов) и безболевой (мониторирование ЭКГ по Холтеру по ΔSTсегмента), 2. Увеличение толерантности к физической нагрузке (ВЭМ), 3. Нормализация вегетативного статуса, индекса Баевского, Кардо, 4. Улучшение иммунитета (метод Вогралика для дифференциальной термометрии), 5. Улучшение функции миокарда по показателям вариабельности сердечного ритма, фрактальной размерности и хроноструктуры. Зоны воздействия при квантовой хронотерапии с помощью аппарата «РИКТА-05» в режиме биоуправления

Биоуправляемая электрохронотерапия трофической язвы голени. Аппарат «Гармония» (макетный экземпляр 1988г.) Биоуправляемая электрохронотерапия использована как дополнение к биоуправляемой квантовой (лазерной) хронотерапии после снятия воспаления и отека для ускорения регенерации и улучшения ее качества без образования келоида. Целесообразна с электрофорезом кальция или ксидифона при лечении пародонтоза, костных переломов, послеоперационных ран, остеопороза, нервно- мышечных травм, остеохондроза, болезни Штаргардта и др. электроды 1-й сеанс 10 сеанс Стабильна эпителизация язвы без рецидивов у 100% больных при условии нормализации активноси супероксиддисмутазы эритроцитов крови.

РИТМЫ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПЕРЕХОДОВ В КЛЕТКЕ КАК АКЦЕПТОРЫ И РЕЦЕПТОРЫ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Гель Золь Са i Первичные акцепторы Рецепторы клеточной мембраны ЦН Н2ОН2О 1О21О2 Pm МП Са депо Функция Биосинтез Кровоток t°C, рН, Р осм Физические воздействия Химические воздействия Энергети- ческий обмен клетки Прямые функциональные связи, Обратные связи, Энергетические связи ?

Выводы: Для воспроизводимости и предсказуемости эффектов квантовой (лазерной) терапии необходимы: 1. Биоуправление, биосинхронизация в ритмах кровенаполнения ткани и биомодуляция в соответствии с характером патологии (гипоксия, артериальная или венозная гиперемия); 2. Временные параметры воздействия, адекватные иерархии периодов биоритмов; 3. Учет средней плотности мощности, площади одновременного (без сканирования) воздействия и его длительности; 4. Соответствие указанных параметров и зон воздействия специфике болезни, ее локализации, возрасту и другим индивидуальным особенностям пациента; 5. Хронодиагностика непосредственно в ходе сеанса; 6. Биологический таймер.