The effect of electrical stimulation by bipolar-pulse microcurrents on regeneration processes in experiment and clinic

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В процессе филогенеза сформировался физиологический процесс заживления ран, состоящий из трех основных фаз, в которых принято выделять в настоящее время компоненты воспаления, пролиферации и ремоделирования [1].

При патологической регенерации изменяется скорость регенерации и может качественно измениться восстановительный процесс, сопровождаемый задержкой темпов регенерации и недостаточным образованием регенераторного продукта. Нарушение же клеточных взаимотношений интрестициального матрикса, микробной контаминации и в целом иммунных процессов может привести к патофизиологическому раневому процессу с переходом в трофическую язву [2].

В более благоприятных условиях репарация тканей может пойти двумя путями: либо с образованием рубцовой деформации, либо с полным восстановлением морфологической структуры кожи [3].

Для того чтобы в области повреждения произошла полная регенерация ткани без фиброзирования, необходимо восстановить баланс между размножением и гибелью клеток, а также обеспечить своевременное удаление опасных для организма клеток. К физиологическим ингибиторам апоптоза относится в том числе и зкстрацеллюлярный матрикс, стабильность которого может обеспечивать целый ряд биохимических реакций для осуществления биологической функции гомеостаза [4, 5]. Эта стабильность зависит отчасти от такой уникальной функции лимфатической системы, как лифатический дренаж [6].

Цель исследования состояла в изучении влияния электростимуляции биполярно-импульсных микротоков в эксперименте на лимфатический дренаж, а также в клинике на больных с гипертрофическими рубцами в области лица.

АКТУАЛЬНОСТЬ

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире получают травмы более 50 млн человек, а более 100 млн подвергаются оперативным вмешательствам, что приводит к возникновению патологических посттравматических рубцов у 5–10% населения [7, 8]. Так, число травм, возникших по различным причинам, в Российской Фдерации составляло в 2016 г. 12 780,1 случаев на 100 тыс. населения, в 2017 и 2018 гг. эти показатели составляли соответственно 17 111,4 и 17 262,0 случаев на 100 тыс. населения, что в целом свидетельствует о росте числа травм в последние годы [9].

Последствия рубцовой патологии кожи, которая сопровождает большинство травм, вызывают психологический дискомфорт, а также могут ограничивать некоторые функции организма, что в конечном итоге может нарушить социальную адаптацию человека [10].

К настоящему времени предложено большое количество методов лечения рубцового процесса: хирургических (криодеструкция, экспандерная дермотензия), лекарственных (гормонотерапия, клеточные технологии), а также физических (лучевая терапия, лекарственный электрофорез, ультрафонофорез, лазерная терапия, компрессия) и др. [11–14]. Однако их эффективность остается пока недостаточной, поэтому поиск новых методов лечения и профилактики рубцов остается актуальным.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Экспериментальное исследование. Задачей данного экспериментального исследования стало сравнительное изучение влияния биполярно-импульсных микротоков от аппарата «Мимодель-10» (наш патент № 2128529, 1999 г., регистрационное удостоверение № ФСР 2008/-2601, 28.04.2008) на скорость лимфатического дренажа в брыжейке у двух групп лабораторных белых мышей. Фотографии были сделаны с помощью видеоскопа (BS-888Pro(SMP) Beauty Scope, ув. 50) и видеомикрокроскопа Axio Lab.A1 (Karl Zeiss, ФРГ).

Эксперимент проводился на беспородных мышах (n = 20) с учетом требований нормативных документов Минздрава России и ВОЗ. Животные содержались в одинаковых условиях вивария, включая питание.

1-я (контрольная) группа мышей (n = 10) получала условное воздействие (без включения аппарата, но механическое передвижение электродов продолжалось) в виде процедуры микротоков на предварительно выбритую переднюю поверхность живота. 2-я (основная) группа мышей (n = 10) получала воздействие биполярно-импульсными микротоками (БИМ-токами) на такую же поверхность в течение 5 мин, ежедневно, курсом из пяти процедур.

В проведенном нами эксперименте использовался модифицированный способ И.А. Ойвина (1954) по определению лимфатического дренажа (ЛД) из интерстициального пространства в области брыжейки кишечника у мышей — по скорости полуудаления введенного в эту брыжейку лимфотропного красителя [15]. Применяли хорошо зарекомендовавший себя краситель (маркер) Evans blau (Merck, ФРГ) в виде 2% раствора, микродозу которого (0,002 мл) с помощью прецизионного шприца Microliter^TM Syringes (Hamilton Bonaduz AG, ФРГ) вводили на расстоянии 2–3 мм от места прокола в толщу корневого участка ткани брыжейки тонкого кишечника лабораторных мышей. Эти мыши были предварительно анестезированы (S. Aethaminalum natrium 5 мг на 100 г массы животного) и частично препарированы. Далее петлю кишечника животного укладывали на предметный столик микроскопа в специальную камеру и постоянно увлажняли брыжейку подогреваемым через термостат изотоническим раствором. За процессом рассасывания красителя визуально наблюдали с помощью оптического микроскопа Karl Zeiss (увеличение до х100) и хронометрировали. Подсчитывалась также частота дыхания животного и периодичность перистальтики его кишечника. Через каждые 2 мин измеряли температуру тела животного, находящегося в специальной камере с постоянной температурой 37 ± 1 °С.

Клиническое исследование. Нами было проведено рандомизированное открытое контролируемое сравнительное исследование, включающее больных (n = 100) с диагнозом «гипертрофические изменения кожи» (L91 по МКБ-10). Причины, приведшие к образованию гипертрофических рубцов у данных больных: электрокоагуляция (милиумов, кератом) (n = 11), криодеструкция плоских бородавок (n = 12), механическая чистка лица (n = 19), постакне как результат разрешившихся конглобатных форм (n = 25), депиляция и осложнения в виде вросших волос (n = 15), лазерная эпиляция как следствие сильных ожогов (n = 11), лазерная шлифовка с помощью углекислого лазера (n = 7). Длительность заболевания 20,3 ± 0,4 дня.

При осмотре в области лица отмечались выраженные одиночные и множественные гипертрофические рубцы. Оценка состояния рубцов проводилась по Ванкуверской шкале (Vancouver Scar Scale, VSS), с максимальной оценкой 13 баллов (см. таблицу).

 

Таблица

Ванкуверская шкала оценки рубцов

Параметр	Характеристика рубца	Оценка, баллы
Васкуляризация	Нормальный	0
	Розовый	1
	Красный	2
	Багровый	3
	Нормальный	0
Пигментация	Гипопигментация	1
	Гиперпигментация	2
	Нормальный	0
Эластичность	Мягкий, податливый	1
	Упругий	2
	Твердый	3
	Плотный, натянутый, но не спаянный с окружающими тканями	4
	Контрактура	5
Высота/толщина	< 2 мм	1
	2–5 мм	2
	> 5 мм	3
Общая оценка		Максимум 13

 

Все указанные выше больные были разделены на две группы. Участники 1-й (контрольной) группы (n = 10) получали необходимую стандартную лекарственную терапию. Участники 2-й группы исследования (n = 90) дополнительно получали электростимуляцию БИМ-токами в области лица. Использовался аппарат «Миомодель-10» (Россия) с биполярными импульсными микротоками, без постоянной составляющей, с трапециевидной огибающей, достаточно близко имитирующей напоминающий потенциал действия нервного импульса в зоне перехвата Ранвье, частотой 20–120 Гц, посылкой паузой по 2 с соответственно. Процедура проводилась с помощью шаровидных электродов, диаметром 50 мм, которые передвигались по электропроводному гелю «Элкорапан» вдоль линий Лангера в области лица, с захватом зоны регионарных лимфатических узлов: подбородочных, подчелюстных и предушных.

Противопоказания к использованию предложенного метода: общие противопоказания к физиотерапии, в том числе острое или гнойное воспаление, незаживающие раны и др.

Критериями эффективности можно считать нормализацию клинических проявлений, а также ряда важных показателей, в частности достоверное уменьшение показателя VSS по сравнению с его значениями до лечения.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием текстового редактора Microsoft Office Word 2010, табличного редактора Microsoft Office Excel 2010, статистических пакетов прикладных программ Statistica 10.0. Полученные показатели представлены в виде средних значений, а также величины ошибки (M ± m). Использовался метод наименьших квадратов при минимизации суммы квадратических отклонений между наблюдаемыми и расчетными величинами, где R² ― коэффициент достоверности аппроксимации (число 1 отражает близость значения линии тренда к фактическим данным: чем ближе к 1 величина этого показателя, тем достовернее линия тренда). Данный метод позволил краткосрочно прогнозировать результаты упомянутых выше воздействий. При этом адекватность полученной статистической модели проверялась по t-критерию Стьюдента и F-критерию, где n ― количество объектов, p < 0,05 ― достоверность изменений между показателями в группах в определенные сроки наблюдения и до лечения; р < 0,05* ― достоверность изменений между значениями показателей в 1-й и 2-й группах больных в те же сроки наблюдений.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Экспериментальное исследование. После введения маркера-красителя в брыжейке появлялось пятно маркера, которое удерживалось в брыжейке компонентами ее интерстиция. Ряд этапов проведения эксперимента показан на рис. 1.

 

Рис. 1. Динамика рассасывания пятна красителя после курса процедур электростимуляции в области передней стенки живота у мыши: а ― кишечник мыши на столике микроскопа сразу после введения маркера; б ― кишечник мыши на столике микроскопа после 17 мин наблюдения: 1 ― пятно красителя сразу после его введения и его рассасывание через 17 мин наблюдения; 2 ― кишечник мыши; 3 ― капельница с физиологическим раствором

 

На рис. 1 видно, что после введения маркера в брыжейку образовалось его пятно с достаточно четкими границами (см. рис. 1 а, 1). Известно, что в силу своего крупного размера молекулы данного маркера выводится тканевой жидкостью только в лимфатическое русло, поэтому через 32,3 ± 2,1 мин наблюдалось полуудаление пятна маркера, а у мышей в 1-й группе это время составило 52,6 ± 3,4 мин, что на 38,6% дольше (см. рис. 1 б, 1). В связи с этим время исчезновения краски из ткани служит показателем скорости ЛД. В течение наблюдения значимых изменений частоты перистальтики тонкой кишки не было отмечено.

Клиническое исследование. В результате курса лечения достижение хорошего результата в более короткие сроки отмечался у 74 (84,0%) пациентов во 2-й группе исследования, чем у 4 (40,0%) пациентов 1-й группы.

На рис. 2 представлена динамика изменения размеров рубца в процессе лечения.

 

Рис. 2. Состояние гипертрофического рубца у больного до лечения и после курса комплексного лечения с БИМ-токами (фотографии сделаны с помощью видеоскопа BS-888Pro(SMP) Beauty Scope, ув. x50): а ― внешний вид рубца до воздействия; б ― внешний вид рубца после комплексного воздействия; 1 ― размеры рубца до воздействия; 2 ― размеры рубца после комплексного воздействия

 

У участников 2-й группы исследования появились признаки приостановки активного роста рубца, в том числе наблюдалось снижение интенсивности красно-фиолетовой окраски рубца, сглаживание поверхности рубца, снижение возвышения рубца и его сужение, уменьшилось чувства стягивания и зуда.

Комплексная оценка состояния рубца по шкале VSS у пациентов в обеих группах представлена на рис. 3.

 

Рис. 3. Результаты регрессионного анализа показателей Ванкуверской шкалы оценки рубцов (VSS) у пацентов в 1-й и 2-й группах в процессе наблюдения: R² = 0,6078 ― коэффициент достоверности аппроксимации для показателя VSS в 1-й (контрольной) группе больных; R² = 0,9104 ― коэффициент достоверности аппроксимации для показателя VSS во 2-й группе

 

После курса лечения у участников 2-й группы сумма баллов по шкале VSS после курса лечения уменьшилась на 18,2%; через 1 мес ― на 20,0%; через 3 мес ― на 25,4% (р < 0,05, р < 0,05*); через 6 мес ― на 28,1% (р < 0,05, р < 0,05*); через 9 и 12 мес ― на 30,0% соответственно (р < 0,05, р < 0,05*).

После курса лечения и до 12 мес в 1-й (контрольной) группе сумма баллов по шкале VSS достоверно не изменилась.

На рис. 3 видно, что степенные тренды показателя VSS во 2-й группе (R² = 0,5336; р < 0,05) были направлены ближе к норме с положительным прогнозом на два периода вперед, чем в 1-й группе (R² = 0,5336; р < 0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В основе многих соматических заболеваний, в том числе и рубцовой патологии, независимо от их этиологии лежит нарушение микроциркуляции на всех стадиях заживления повреждения [16]. На всех стадиях регенерации тканей наблюдается нарушение двигательной активности сосудов в области поражения. В результате ослабляется ряд функций лимфатической системы, приводящих к снижению интенсивности обмена веществ. Повышение концентрации недоокисленных продуктов метаболизма в тканях меняет взаимоотношения вазоактивных веществ и рецепторов тканей и может стимулировать несбалансированный фиброз с формированием грубоволокнистого рубца, будь то механическое, химическое, радиационное повреждение или, например, введение аллотрасплантантов, с целью предупреждения образования этого же фиброза [17–20].

Улучшение лимфодренажа может синхронизировать совместную деятельность всех элементов лимфатической системы и позволить осуществить целый каскад своих функций, направленных на поддержание гомеостаза. Скоординированность всех компонентов лимфатической системы позволяет ей играть основополагающую роль в обеспечении иммунитета, а ее дисфункция приводит к развитию основных патологических процессов [20, 22].

В некоторых экспериментах с прямой трансмуральной электростимуляцией сосудов была отмечена закономерность, которая, по всей видимости, присуща лимфатическим сосудам. Она выражалась в зависимости сократительного аппарата лимфатической системы от частоты «навязанного» ритма. При этом тонические ответы гладкой мускулатуры преобладали над спонтанными, за счет чего возникала синхронизация работы всех миоцитов, и сокращение сосуда становилось более эффективным [23].

Целенаправленное воздействие электростимуляции БИМ-токов на перечисленные выше дренажные циркуляторные процессы, как показал настоящий эксперимент, ускорило рассасывание маркера на 38,6%, по сравнению с контролем, что, в целом, может уменьшить отечные и застойные явления в тканях рубца.

У 84,0% пациентов 2-й группы отмечено улучшение клинических симптомов. При этом при проведении регрессионного анализа показатель VSS у данных больных стремился к норме, с положительным прогнозом на два периода вперед по сравнению с контрольной группой.

ВЫВОДЫ

1. Использование электростимуляции биполярно-импульсными микротоками значительно улучшает лимфатический дренаж и способствует более быстрому рассасыванию маркера, введенного в брыжейку мышей, по сравнению с контролем.
2. Достигнутое после предложенного нами курса комплексного лечения клиническое улучшение у 82% пациентов 2-й (основной) группы с гипертрофическими рубцами способствовало переходу этих рубцов в нормотрофические.
3. При проведении статистического регрессионного анализа результатов лечения было выявлено, что о положительном прогнозе течения рубцовой патологии на два будущих периода можно было считать только в отношении больных 2-й (основной) группы, по сравнению с 1-й (контрольной) группой.

 

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. М.Ю. Герасименко ― сбор и статистическая обработка материала; Н.Н. Лазаренко, М.И. Шимшук ― концепция исследования и написание текста; Ж.Г. Тигай ― анализ полученных данных, обзор источников литературы.

About the authors

Nina N. Lazarenko

Peoples’ Friendship University of Russia of the Ministry of Education and Science of Russia

Author for correspondence.
Email: lazarenko.nina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2853-4704
SPIN-code: 3211-0443

PhD

Russian Federation, Moscow

Marina I. Shemshuk

Pirogov Russian National Research Medical University of the Ministry of Health of Russia

Email: lazarenko.nina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7984-4454
SPIN-code: 9806-4362

PhD

Russian Federation, Moscow

Marina Yu. Gerasimenko

Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of the Ministry of Health of the Russia

Email: lazarenko.nina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1741-7246
SPIN-code: 7625-6452

DSc, Professor

Russian Federation, Moscow

Zhanna G. Tigay

Peoples’ Friendship University of Russia of the Ministry of Education and Science of Russia

Email: lazarenko.nina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4994-7193
SPIN-code: 6302-3406

DSc, Professor

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files