Читайте также:
|
|
На основе пока ещё преобладающих канонов физиотерапии считается, что действие на организм человека внешнего физического фактора можно проанализировать по следующим этапам (А.Н. Обросов, О.А. Крылов, 1985).
1. Определение природы первичных реакций организма на
воздействие внешнего физического фактора.
2. Определение участия центральной нервной системы в ин
теграции целостной ответной реакции организма.
3. Определение характера ответной реакции организма.
4. Определение направленности метаболических, структур
ных и функциональных изменений, формирующих оптимальную
ответную реакцию организма.
Считается, что определение природы первичных реакций организма человека на действие внешних физических факторов основано на изучении специфических свойств физических факторов, физических свойств тканей-«мишеней», избирательной чувствительности организма к действию того или иного физического фактора, функциональных резервов адаптации и реактивности организма (В.М. Боголюбов, Г.Н. Пономаренко, 1999).
С начала XX столетия теоретическим базисом отечественной физиотерапии являются принцип нервизма, рефлекторная теория. По мере накопления данных исследований экспериментальной и клинической медицины к рефлекторной теории механизма лечебного действия внешних физических факторов было добавлено влияние гуморальных и эндокринных изменений, но опять-таки при ведущем принципе нервизма.
Однако сомнения в исчерпывающем объяснении рефлекторной теорией всех причин и следствий взаимодействия внешних физических факторов с организмом человека существовали всегда. Во-первых, на этой основе оставались нерешенными «вечные» проблемы: общего и специфического в действии физических факторов; избирательности действия их; соотношения нервного и гуморального, местного и общего, функционального и морфологического при однократном и курсовом применении физиотерапевтического воздействия; невозможно было определение принципа «доза-эффект» (B.C. Улащик, 1994).
Во-вторых, даже первичные реакции организма на воздействие внешнего физического фактора рассматриваются с точки зрения законов физиологии. Но физиология изучает все процессы, начиная с такого уровня строения материи, как сущность, а внешние физические факторы взаимодействуют с биологическим объектом с уровня субстанции. При этом взаимодействии на уровне субстрата происходят основные физико-фимические реакции, за счет которых на уровне сущности (применительно к живому организму - уровень макромолекул, клетки и выше) обеспечивается направленность процессов, предопределяющих конечный результат взаимодействия внешних физических факторов и целостного организма (В.Е. Илларионов, 1998).
В-третьих, нейроэндокринног> моральная теория физиотерапии не объясняет универсальность механизма первичных взаимодействий всех внешних физических факторов с биологическим объектом и не способствует реализации всех потенциальных возможностей получения максимально желаемого положительного клинического эффекта при физиотерапии (В.Е. Илларионов, 1998; В.С.Улащик, 1994).
В основе физиологии в настоящее время лежит теория функциональных систем, а функциональная система включает в себя рефлекс как составную часть. Во всем многообразии взаимосвязей структур и систем в организме человека связь на основе рефлекса следует рассматривать лишь как одну из коммуникационных составляющих. Это обосновывается следующими фактами.
Рецепторы являются воспринимающими устройствами нервной системы, которая состоит из 5*1010 - 1011 клеток. Организм человека состоит примерно из 10i5 клеток (Н. Грин и соавт., 1993), т.е. их подавляющее большинство не являются нейронами. Развитие, функционирование и взаимодействие этих клеток не всегда и не во всем регулируется нервной системой.
Самые быстрые химические реакции в биологическом объекте происходят за 10й с. Время установления связи между нейронами составляет около 10"3 с, скорость проведения потенциала действия по аксону нейрона-0,5-120 м/с. Но скорость
распространения электромагнитных волн в различных средах несравненно больше, а время электромагнитного взаимодействия между структурными образованиями - 10":'-10"'° с (В.А. Березовский, Н.Н. Колотилов, 1990; М.В. Волькенштейн, 1988; Е.И. Нефедов и соавт., 1995; А.Б. Рубин, 1987).
Уровнем общности, отражающим интегральное свойство организма как биологической системы в её взаимоотношениях с внешними лечебными физическими факторами, было предложено понятие «адаптация» (И.Д. Френкель, 1987). В данном случае адаптация как уровень общности рассматривается с позиции рефлекторной теории. Однако эта посылка исходно предопределяет лечебный физический фактор как раздражитель, вызывающий возмущение биосистем, их функциональное перенапряжение, а нередко и повреждение тех или иных структур живого организма.
Для большинства методик современной физиотерапии первичная реакция на взаимодействие, регистрируемая имеющимися средствами и методами, связана с чувствительной для организма энергетической дозой, с запуском работы контура реакции на каждый акт раздражения биологической системы.
При наличии заболевания или какого-нибудь патологического состояния организма показатели определенных систем го-меостаза имеют отклонения от нормы. Традиционное физиотерапевтическое воздействие способствует еще большему отклонению этих показателей от нормальных величин. Подобная ситуация возникает вследствие реакции на дополнительный раздражитель - физиотерапевтический фактор, который нередко создает новый патологический очаг в области воздействия. Развивается комплекс компенсаторных реакций. Именно с этими реакциями связано последующее участие центральной нервной системы в интеграции целостного ответа организма. А «специфическая» реакция и «избирательная» чувствительность организма к воздействию того или иного внешнего физического фактора, а также температурный эффект (теплообразование) связаны с определенной дозой воздействия, т.е. с превышением соответствующего энергетического порога, за которым возникают возмущение биосистемы и ультраструктурные повреждения, в первую очередь, клеточных мембран.
Практика подтверждает, что воспалительная реакция кожных покровов различной степени выраженности (т.е. повреждающий эффект) наблюдается при действии многих физиотерапевтических факторов (В.С.Улащик, 1990). Целесообразность этого явления обосновывалась с позиции принципа доминанты.
Доминанта - временно господствующий рефлекс, направляющий работу центральной нервной системы. Для снятия существующего доминантного состояния требуется создать в организме новый, более стойкий и достаточно сильный очаг возбуждения, который по механизму отрицательной индукции будет вызывать торможение (парабиоз) прежнего возбужденного очага (Л.А. Ухтомский, 1967). Следовательно, физиотерапевтическое воздействие должно быть интенсивным для образования более сильного возбуждения (доминанты воздействия), что влечет за собой гашение вызванной патологическим процессом доминанты с последующим ослаблением её активности, уменьшением патологических сдвигов (B.C. Улащик, 1994). Но ведь при этом возникают не адаптационные, а компенсаторные реакции организма.
«Адаптация» и «приспособление» по существу идентичные термины и обычно употребляются в тех случаях, когда речь идет о реакциях организма на такие воздействия, которые не сопровождаются грубыми деструктивными изменениями тканей, которые нейтрализуются лишь напряжением функций, существенно не превышающим их физиологические параметры. При приспособительных реакциях структурные изменения незначительны или совсем ничтожны, нередко ограничиваются ультраструктурным или даже молекулярным уровнем организации (Д.С. Саркисов и соавт., 1995).
Термин «компенсаторные реакции» употребляются в случаях, когда действие фактора внешней среды сопровождается повреждением тканей организма. В связи с этим для возмещения образовавшегося дефекта и нормализации функции включаются в усиленную работу сохранившиеся части биологической структуры и даже другие ткани и органы, функционально «родственные» поврежденным. Компенсаторные реакции возникают при более резко выраженных структурных изменениях, регистрируемых на тканевом и органном уровнях (Д.С. Саркисов и соавт., 1995).
В настоящее время провозглашен принцип малых доз, о принципе доминанты в последних публикациях уже не упоминается. Однако тезис - «через обострение - к выздоровлению» ещё господствует в физиотерапии. Плюс к этому физиотерапевтическая аппаратура, используемая в настоящее время в лечебной практике, в подавляющем большинстве имеет выходные параметры достаточно высокой энергетической мощности.
Энергетические взаимодействия в различных биологических структурах имеют следующие показатели.
Термодинамический потенциал химических реакций в биообъекте равен около 0,8 кДж/моль (0,008 эВ), а биохимических превращений - 4-8 кДж/моль (0,004-0,08 эВ). Энергия ионных взаимодействий составляет от 40 до 400 кДж/моль (0,4-4,15 эВ); ион-дипольных — 4 - 40 кДж/моль (0,04-0,4 эВ). Энергия водородных связей молекул равна 12,6-33,6 кДж/моль (0,1-0,3 эВ); энергия внутреннего вращения пептидной связи макромолекулы - около 84 кДж/моль (около 0,9 эВ); энергия образования спирального участка биополимера из 4-х звеньев - 10,5 кДж/моль (около 0,1 эВ); энергия конформационного перехода молекулы ДНК из неустойчивой формы А в устойчивую форму В - около 13 кДж/моль (около 0,13 эВ) на нуклеотидную пару. Для разрыва ковачентных связей, определяющих первичную структуру биополимеров, необходима энергия, равная 146-680 кДж/моль (1,5-7 эВ). Энергетичность клеточных структур для нетепловых взаимодействий составляет 0,005-0,05 кДж/моль (10"5-10'4 эВ), а энергия копформациониых изменений при взаимодействии медиатора с рецепторами клеточной мембраны -около 25 кДж/моль (около 0,2 эВ) (М.В. Волькенштейн, 1988; А.Б. Рубин, 1987).
При использовании в физиотерапии постоянного электрического тока поток энергия на соответствующих площадях кожных покровов или слизистой оболочки составляет 0,18 - 1,8 Вт. Для импульсных токов эта величина равна 0,2 -10 Вт, при воздействии высокочастотным магнитным полем - до 200 Вт, электрическим полем ультравысокой частоты - до 350 Вт. При воздействии электромагнитным излучением сверхвысокой частоты эта величина достигает 100-150 Вт, электромагнитным излучением оптического спектра - от 15 до 500 Вт и более для некогерентного света и до 200 мВт для когерентного (лазерного) излучения.
Нетрудно эти величины сопоставить с показателями молекулярной и клеточной энергетики, переведя соответственно ватты в джоули и в электрон-вольты, и констатировать факт превышение энергии действующего физиотерапевтического фактора на много порядков (В.Е. Илларионов, 1998).
При построении общей теории физиотерапии необходимы знания и учет следующих факторов. Первый фактор. Особенности иерархического строения структур и систем человеческого организма, изоморфизм (одинаковость строения) всех функциональных систем. Второй фактор. Нелинейность процессов функционирования биосистем и ответной реакции организма на физиотерапевтическое воздействие. Третий фактор. Особенности процессов управления функционирования систем и триггерных механизмов, обеспечивающих реакцию на воздействия внешних физических факторов.
На основе системного подхода (с позиции общей теории систем) к рассматриваемой проблеме (создание общей теории физиотерапии), с учетом того, что живые многоклеточные системы являются самоорганизующимися и саморегулирующимися, есть все основания утверждать следующее. Уровень общности, отражающий интегральное свойство человеческого организма при воздействии на него внешними физическими факторами, связан с такими его зволюционно обусловленными функциями как самоорганизация и саморегулирование, т.е. с кибернетической основой этой сложной и высокоорганизованной системы,
В целях достижения желаемого и оптимального лечебного эффекта при воздействии внешними физическими факторами, исключающем повреждение биологических структур и перенапряжение функциональных систем организма, необходимо ответить на три главных вопроса.
Первый вопрос. Какие структурно-функциональные элементы или их объединения являются главным звеном, основой пускового механизма ответной реакции организма человека на воздействие внешних физических факторов?
Второй вопрос. Какие энергетические параметры воздействия являются не повреждающими, но достаточными для получения необходимой ответной реакции организма?
Третий вопрос. Каким путем достигается оптимизация процессов управления биологической системой при использовании влияния внешних физических факторов?
Эти вопросы вытекают и полностью соответствуют (даже в порядке постановки самих вопросов) тем факторам, учет которых крайне необходим при построении общей теории физиотерапии.
Возможности влияния внешних физических факторов на структурные образования и функциональные системы организма человека обусловлены природными свойствами этих факторов и биологических структур.
Как уже отмечалось, в организме человека в основе структурных и функциональных изменений определяющими являются электромагнитные взаимодействия. С точки зрения физики многие структуры живого организма, начиная с макромолекул, являются диэлектриками или полупроводниками. Макромолекулы живого организма, а также молекулы содержащейся в нем воды, представляют собой диполи. Диполи могут образовывать домеиы. На границе области однородного упорядоченного расположения диполей в домене образуются полюсы за счет связанных электрических зарядов, являющиеся источником возникновения электромагнитного поля. Ткани живого организма обладают электретными свойствами. Многие его структуры по своей физической сути являются жидкокристаллическими и обладают основными свойствами жидких кристаллов.
Основная структурно-функциональная единица живого организма - клетка. Первичной функциональной системой организма человека тоже является клетка. При изменении количества и качества электрических зарядов после трансформации различных видов энергии в электрическую энергию на клеточном уровне возникают следующие эффекты и явления.
В первую очередь, это изменения электрического потенциала внутренней и внешней поверхностей клеточной мембраны и мембран внутриклеточных органелл. Статическое неравновесное состояние приводит к открытию ионных каналов и появлению электрического тока. При этом возникают механические колебания макромолекул, происходит генерация акустических волн. Биологические мембраны, являясь по своей сути полупроводниками, при
пироэлектрического эффекта |
возникновении электрического тока между своими внутренними и внешними поверхностями способны генерировать электромагнитное излучение за счет эффекта Ганна и явления (феномена) N-образной вольтамперной характеристики. В свою очередь возникновение электрического тока в биологических мембранах вызывает обратный пьезоэлектрический эффект, что в совокупности с механическими колебаниями макромолекул первичной генерации усиливает и модифицирует фронт акустических волн (В.А. Березовский, Н.Н. Колотилов, 1990).
Во внутриклеточных органеллах и цитоплазме под действием перераспределения электрических зарядов внутренних и внешних поверхностей биологических мембран и в результате влияния электромагнитных и акустических волн, возникших при появлении электрического тока, происходит поляризация различных структур, в том числе молекул свободной и связанной воды и других жидкокристаллических образований, Одновременно с этим происходят изменения электретного состояния соответствующих структур, инициирующие возникновение токов смещения и электрического поля.
Исходя из реальной возможности проявления в биологических структурах фотоэлектрического, пироэлектрического и пьезоэлектрического эффектов, а также изменения состояния жидкокристаллических структур и электретов, реструктурирования доменов поляризации, образованных диполями, есть все основания утверждать, что при первичном взаимодействии внешних физических факторов со структурами биологического объекта любые виды энергии трансформируются в электрическую энергию.
Следовательно, результатом первичной реакции взаимодействия внешних физических факторов с организмом человека является изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия тем или иным физическим фактором. Этот процесс инициирует рекомбинационные (конформацион-ные) преобразования структур, в первую очередь, макромолекул биологических субстратов и молекул воды, при неизмененной их количественной характеристике (В.Е. Илларионов, 1992, 1998).
Действующий внешний физический фактор
Кожные покровы и слизистые оболоч!
Преобразование любого вида энергии в электрическую за с
изменения состояния электретов |
пьезоэлектрического эффекта |
фотоэлектрического эффекта |
реструктурирования доменов
поляризации
Изменение электрич
Трансформация и утилизация электрической энергии на клеточном уровне | |||
Дальнейшая миграция, трансформация и утилизация энергии в различных биологических реакциях |
Рис. 1. Преобразование в биообъекте энергии внешнего физического фактора
(В.Е.Илларионов, 1998)
Взаимодействия электронных и конформационных степеней свободы этих молекул определены как электронно-конформационные взаимодействия (ЭКВ). Концепция ЭКВ (М.В. Волькенштейн, 1988) исходит из того, что изменения зарядового или электронного состояния системы приводит к изменению кон-формации (от лат. conformatio - форма, расположение), что в свою очередь индуцирует изменение электронного состояния. Перемещение любого лиганда (связующего элемента, от лат. ligo - связываю), начиная с электрона, в макромолекуле вызывает изменение электронной плотности и вслед за ним информационного состояния системы. При этом следует опять акцентировать внимание на ведущей роли изменения электрического статуса, поскольку скорость (длительность) процессов, связанных с электромагнитными взаимодействиями, составляет 10"2|-10'1Псекунд, а конформационных изменений - 10"8-10"5 секунд.
Таким образом, основой пускового механизма ответной
реакции биообъекта на воздействие внешнего физического фактора любой природы является изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия (В.Е. Илларионов, 1992).
Используя гипотетико-дедуктивную модель научного знания, фундаментальные законы физики, химии и синергетики, разработана концепция основы пускового механизма ответной реакции организма на воздействие внешнего физического фактора - концепция биоэлектрического триггера, которая постулирует следующие положения (В.Е. Илларионов, 1992, 1998).
Электрический статус клетки (группы клеток) уча стка воздействия является триггерным (переключательным) устройством перевода систем организма в иное функциональное (фазовое) состояние.
Изменение электрического статуса клетки (группы клеток) под действием внешних физических факторов является определяющим моментом для всех последующих ответных ре акций организма на это воздействие.
Генерализация действия внешнего физического фактора в организме человека осуществляется по эндогенным каналам при помощи электрических, электромагнитных и акустических полей за счет изменений электромагнитных взаимодействий соответствующих биологических структур (П.П. Гаряев, 1994). Эти изменения определенным образом влияют на самоорганизацию структур и саморегулирование систем целостного организма (см. рис. 1).
В настоящее время доказана высокая чувствительность живых организмов к сверхмалым дозам воздействия внешних физических факторов (А.А. Альдерсон, 1985; А.Ф. Кожокару, 1996; В.Г. Макац, 1992; Е.И. Нефедов и соавт., 1995; А.С. Пресман, 1997). Это обусловлено тем, что живые системы являются неравновесными, диссипативнъши, самоструктурирующимися и самоорганизующимися. Признаки самоорганизации в живой биосистеме предопределяют кооперативность происходящих в ней процессов. Коо-перативность, в свою очередь, всегда означает нелинейность ответа системы на входной сигнал (М.В. Волькенштейн, 1988; А.Б. Рубин, 1987).
Для обоснования верхнего допустимого предела энергетических параметров воздействия физиотерапевтического фактора берутся в учет показатели активационных барьеров, в основном потенциал действия клеточной мембраны или интенсивность, необходимая для ее деполяризации (70-120 мВ). Но главным критерием, определяющим энергетические параметры воздействия, до сих пор является эмпирическая оценка комплексной реакции всех систем организма.
Термины «адаптация», «приспособление» и «компенсация нарушенных функций» используются для обозначения способности организма по обеспечению гомеостаза в условиях непрерывно меняющихся внешних воздействий. Как уже отмечалось выше, первые два термина по существу идентичны, объединяемые понятием «приспособительные реакции», при которых структурные изменения незначительны или совсем ничтожны. Компенсаторные реакции сопровождаются уже более резко выраженными структурными изменениями (Д.С. Саркисов и соавт., 1995),
Кратковременное неинтенсивное воздействие |
Длительное интенсивное воздействие |
Если с этих позиций рассмотреть такие ответные реакции организма на воздействия, как общий адаптационный синдром - стресс (Г. Селье, J 960), реакцию активации и реакцию тренировки (Л.Х. Гаркави и соавт., 1972), то по своей сути они все-таки являются компенсаторными. Даже «активация» и «тренировка», кроме ультраструктурных повреждений, вызывают существенное напряжение и усиленную работу различных структур и систем. А подтверждается это тем, что реакции активации и тренировки, как и стресс, связаны с гормональной активностью, и первая их стадия (стадия или реакция тревоги) также длится около двух суток.
Применительно к используемым в настоящее время физиотерапевтическим методам и энергетической мощности действующих факторов ответные реакции организма можно уверенно назвать компенсаторными. Именно повышение гормональной активности, т.е. повышение содержания в крови катехоламинов и корти-костероидов при всех трех типах реакции организма на физиотерапевтическое воздействие, служит убедительным аргументом того, что эта реакции являются компенсаторными и далеко не всегда полезными (см. рис. 2).
Регуляцию выработки гормонов, обеспечивающих гомео-стаз, осуществляет гипофиз. Но он реагирует лишь на изменения внутренней среды организма и «слеп» в отношении внешнего мира. Информацию о внешних воздействиях, трансформированную в соответствующие управляющие сигналы, гипофиз получает от гипоталамуса. Энергетической мощности современных физиотерапевтических факторов вполне достаточно для повреждающего действия на уровне клеточной мембраны. Нарушение целостности клеточной мембраны обеспечивает доступ в межклеточное пространство медиаторов или модуляторов воспалительной реакции - про-стагландинов, циклических нуклеотидов, различных лизосомаль-ных ферментов. Но этот процесс входит составной частью в эффект образования свободных форм вещества, что по существующей теоретической трактовке является обязательной «полезной» компонентой физико-химических основ взаимодействия физиотерапевтического фактора с организмом. А ведь при такой ситуации гипофиз получает команды на выработку адренокортикотропиого гормона уже из двух источников - от гипоталамуса, среагировавшего на
Длительное
неинтенсивное или
кратковременное
интенсивное
воздействие
Рис. 2. Действие традиционных физиотерапевтических факторов на организм человека
(В.Е. Илларионов, 1998)
повреждающее действие внешнего физического фактора, н от внутренней среды организма, в которой в результате этого действия появились качественные и количественные изменения. Следовательно, реакция гипофиза должна быть более выраженной.
Повышение в крови содержания кортикостероидов в соответствии с механизмом обратной связи должно приводить к подавлению их продукции. Но если имеет место повышение гипоталами-ческого порога чувствительности, а это вполне вероятно при повторных повреждающих физиотерапевтических воздействиях, то механизм отрицательной обратной связи срабатывает с запозданием или вообще оказывается недостаточно эффективным.
Из пяти принципов основ структурного обеспечения приспособительных и компенсаторных реакций организма третий принцип отражает качественную сторону этих реакций и заключается в рекомбинационных преобразованиях структур при неизмененной их количественной характеристике. Эти преобразования высокоэффективны, при минимальных энергетических затратах на них обеспечивают экстремальные скорости и бесконечное разнообразие биологических реакций в норме и особенно в условиях патогенных воздействий. Именно рекомбинационные (конформацион-ные, а по М.В. Волькенштейну - электронно-конформационные) преобразования придают компенсаторно-приспособительным реакциям организма ту стремительность и точность ответа на быстро и разнообразно меняющиеся условия окружающей среды. Особенно (и в первую очередь) это относится к реакциям, развертывающимся на молекулярном уровне (Д.С. Саркисов и соавт., 1995J.
Обобщенные эмпирические данные о реакциях биосистем на различного рода внешние физические воздействия (сигналы, стимулы, раздражители) приводят к следующим заключениям (А.С. Пресман, 1997).
1. Минимальная, пороговая интенсивность энергии сигнала определяется чувствительностью данной биосистемы, а максимальная сопоставима с ее энергетическим обменом.
2. Чем выше уровень организации биосистемы, тем выше чувствительность к сигналам.
3. Биологические системы высокого уровня организации могут реагировать на подпороговые по интенсивности сигналы, ибо обладают способностью их суммировать.
Данные экспериментальных исследований свидетельствуют следующее. При воздействии на язык постоянным электрическим током субъективные ощущения (чувство «пощипывания») появляются при силе тока 40 мкА. Чувствительность человека к электромагнитным полям и электростатическому полю составляет (по плотности потока мощности) 5«10"4 Вт/м2. Калиевые каналы клеточной мембраны - универсальная система быстрого реагирования в системе целостной клетки - реагируют на воздействие уже при плотности потока мощности электромагнитного излучения 50 мкВт/см2. Определено, что электромагнитное излучения при плотности потока мощности 5 мкВт/см2 уже оказывает значимое влияние на функции биологических систем. Но главной особенностью этих исследований является отсутствие немедленной реакции со стороны верхних уровней системы регуляции жизнедеятельности организма (гипофиз - гипоталамус - ЦНС) при указанных энергетических параметрах воздействия, т.е. отсутствует повышение гормональной активности, нет дополнительного выброса в кровь адаптационных гормонов. Следовательно, реакция взаимодействия организма с внешним физическим фактором при таких дозах ограничивается молекулярным и клеточным уровнем путем рекомбинационных преообразований соответствующих структур (А.А. Альдер-сон, 1985; В.Е. Илларионов, 1998, 2004; А.Ф. Кожокару, 1996; Е.И. Нефедов и соавт., 1995).
Дата добавления: 2015-10-16; просмотров: 90 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Взаимодействия структурныхэлементов и различных образованийв биообъекте | | | КОНЦЕПЦИИ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ФИЗИОТЕРАПИИ 2 страница |