СКЭНАР: ещё раз о причинах эффективности Я.З. Гринберг, Б.П

СКЭНАР: ещё раз о причинах эффективности
Я.З. Гринберг, Б.П.Кулижский
Вопросам эффективности СКЭНАР-терапии в аспекте влияния физических
факторов посвящено ряд работ, например [1-6].
воздействующего
импульса,
показано,
что
Определены причины динамики
энергия
сосредоточена на тонком слое эпидермиса,
(наблюдающаяся
в
виде
при
звучания)
-
воздействия
проанализированы возможные
механизмы воздействия на межклеточную жидкость.
основных физических факторов
СКЭНАР
Выявлено, что одним из
СКЭНАР–терапии является
кожи,
связанная
воздействием импульсного сигнала. Кожа преобразует
с
вибрация
непосредственным
сигнал СКЭНАРа по
принципу электростатического громкоговорителя. СКЭНАР – терапия определена
как новый класс электротерапии - высоковольтная импульсная электротерапия –
ВВИЭТ.
Однако, ряд вопросов, не находят простого ответа.
Многообразие
режимов
воздействия
(модуляций).
Модуляции
(частотная
амплитудная) и модификации импульса (демпфирование) не определяют ни
концентрацию энергии, ни динамические свойства сигнала, ни вибрацию кожи (хотя
влияют на спектр этой вибрации). И опыт применения простейших
аппаратов
(дополнительных модуляций нет) показывает их эффективность. Но, когда результат
терапии отсутствует, мы рекомендуем использовать другие режимы, эффективность
которых найдена и подтверждена эмпирическим путём. И, зачастую, слышим от
пользователей:
применение
модуляции и т. д.) привело к
специального
режима
(свинг,
информационные
желаемому результату. В чем обоснование опытно
найденных режимов?
Настройка аппаратов. Мы говорим, что наши аппараты имеют специальную
настройку. Это очень мало связано с перечисленные физическими факторами.
Тогда для чего необходима настройка? Почему аппараты не имеющие настройки
имеют практически худший терапевтический эффект?
Динамические свойства сигнала используются для диагностики. Они также
противодействуют
привыканию сигнала к организму, поскольку каждый импульс
отличается от предыдущего. Но существуют ли другие механизмы действия
динамичности импульса?
Цель настоящей работы — обосновать режимы, которые выбраны на интуитивном
уровне эмпирическим путём
по результатам работы врачей-практиков
(исходя из
результатов терапии). В основу подхода положено явление электропорации (идея
Б.П. Кулижского).
Электропорация — это создание пор в бислойной мембране под действием
высокого электрического поля. Она
основано на том, что мембраны клетки
обладают способностью концентрировать электрическое поле (в соответствии с
законами электротехники). Межклеточную среду можно рассматривать как
слабо
проводящий электролит. Поместим такой электролит между двумя плоскими
параллельными электродами (назовём это пространство ячейкой), к которым
подведено напряжение.
Напряженность поля равномерно распределится в
пространстве между ними. Если поместить в центре ячейки бислойную мембрану, то
вся разность потенциалов
окажется сконцентрированной
на мембране.
Это
связано с очень высоким (по отношению к электролиту) сопротивлением мембраны,
которую можно рассматривать как непроводящий диэлектрик. Обратим внимание,
что это также модель электрода СКЭНАРа, установленного на сухую кожу. Как мы
отмечали ранее вся энергия концентрируется на тонком роговом слое эпидермиса.
Когда между электродами находятся клетки диаметром порядка десятки микрон,
то
внешнее поле будет экранировано подвижными ионами, которые образуют
диффузные обкладки двойных электрических слоев. Соответственно, чтобы вызвать
электропорацию
клеток,
придется
приложить
значительно
более
высокие
напряжения. В лабораторных исследованиях к суспензии клеток прикладывают
импульсы электрического поля с напряженностью от нескольких сотен до нескольких
тысяч вольт на сантиметр и длительностью от десятков микросекунд до десятков
миллисекунд. Это позволяет вызвать резкий рост проводимости клеточных мембран
[7]. Затем проводимость клеток снижается до нормальных значений за времена от
нескольких секунд до нескольких минут [8]. Если взять клетки в составе ткани,
например кожа, то возможно осуществить повышение проницаемости (например для
лекарств или питательных веществ) участка ткани в межэлектродном пространстве.
В качестве примера электропорации рассмотрим
введение фрагментов ДНК в
клетки. В среду для электропорации добавляют клетки и фрагменты ДНК, которые
необходимо ввести (рисунок). Через среду пропускают высоковольтные импульсы,
приводящие к образованию пор
в цитоплазматической мембране.
Время
существования и размер пор достаточны, чтобы такие макромолекулы, как ДНК,
могли из внешней среды войти в клетку в результате действия осмотических сил.
Рисунок
Важной
особенностью
электропорации
является
перенос
через
макромолекул, размер которых превышает диаметр электропор [9]. На
мембраны
примере
транспорта молекул ДНК было доказано, что они способны расширять поры, которые
затем медленно (~ 100 сек.) релаксируют к исходному состоянию. Электрическое
поле буквально вдавливает плазмидную ДНК в малую пору, при этом расширяя ее.
Напряженность электрического поля и продолжительность его действия для каждой
системы клеток подбирают экспериментально.
Отметим
также,
что
электропорация
используется
для
приготовления
компетентных клеток и позволяет получить максимально возможную в настоящее
время их компетентность, т.е. способность правильной "расшифровки" индукционных
сигналов. Электропорацию успешно используют в косметологии для введения внутрь
кожи высокомолекулярных веществ (гиалуроновая кислота). Разрабатывается
возможность порации иммуноглобулинов, вакцин и инсулина [10].
Технические характеристики электропораторов и аппарата СКЭНАР:
Электропораторы:
амплитуда (у различных аппаратов): от 20 до 3000 В;
длительность импульса 15 мкс — 5 мс; форма импульса экспоненциальная
(зачастую управляемая), в косметологии применяют ток с частотой 5-100 Гц с
нейроподобной биполярной формой импульса (объясняется физиологичностью
и
хорошей переносимостью пациентами в отличие от других форм импульсов).
СКЭНАР: амплитуда в холостом ходе
до 500 В (ограничена в соответствии со
стандартами безопасности), в терапевтическом режиме 100-200 В (на нормальной
коже); форма импульса - экспоненциально затухающая синусоида (нейроподобный
биполярный импульс), следующий
с частотой 14-340 Гц; длительность первого
импульса второй фазы (импульс максимальной амплитуды в затухающем сигнале)
примерно 10 мкс — 150 мкс; длительность всего затухающего сигнала до 1000 мкс.
Как видим, параметры электропораторов и аппаратов СКЭНАР существенно
пересекаются.
Перейдём
далее к обоснованию
подходов, основанных на результатах
практического использования аппаратов СКЭНАР.
Многообразие режимов воздействия. При наличии патологии, вокруг клеток
появляются
биологически активные вещества и их фрагменты, вырабатываемых
организмом. Их задача - заставить клетки работать на излечение организма. Под
действием СКЭНАРа дополнительно образуются биологически активные вещества, в
том числе пептидной природы. Самостоятельно они медленно проникают в
патологические очаги,
патологическим
и соответственно плохо (медленно)
процессом.
(высокоамплитудный)
электропоратором.
СКЭНАР,
генерирующий
импульсный
сигнал,
справляются с
высоковольтный
является
одновременно
Воздействие высокоамплитудных импульсов увеличивает
проницаемость биомембран, биологически активные вещества проникают в клетки
и быстрее реализуют саногенетический механизм организма. Как отмечалось ранее
при электропорации напряженность электрического поля и продолжительность его
действия для каждой системы клеток подбирают экспериментально. Многообразие
режимов воздействия позволяет
пользователю реализовать этот эмпирический
механизм.
Специальная настройка аппаратов. Ключевым здесь как и ранее является
эмпирическая составляющая электропорации .
В литературе [11-12] говорится о
напряженности поля и длительности импульсов. Нельзя исключать, что и форма
импульса
имеет значение для реализации этого эффекта. Можно предположить,
что правильная настройка аппарата повышает компетентность клеток по отношению
к биологически активным веществам, вырабатываемым в процессе саногенеза.
Динамические свойства сигнала как
известно связаны с процессами:
образованием емкости двойного слоя и накладывающимся на это действием
импульсами тока. Образование емкости двойного слоя, связано в свою очередь с
эффектами, возникающими на границе проводников первого (металл) и второго рода
(органические и неорганические электролиты).
По сути при установке электрода
аппарата на кожу происходит модуляция импульса по ширине. Как правило,
происходит расширение импульса, т. е. на клетку воздействует последовательность
расширяющихся
импульсов.
Мы
в
праве
ожидать
повышения
эффекта
электропорации.
Физиологические эффекты при «мягкой» обратимой электропорации
и
электропермеабилизации (повышения проницаемости) происходит на клеточном и
тканевом уровнях [13,14]. Электропорация отдельных клеток приводит к ускорению
обмена веществ в них, активации этих клеток [15], с увеличением продукции и
ускорению пролиферации.
Электропорация и, как следствие, пермеабилизация ткани приводит к улучшению
функции микроциркуляторного русла, [16] увеличивает перфузию интерстициальной
жидкости, а следовательно питание и снабжение кислородом [17]. Так же тканевая
электропорация
способствует
ускорению
передвижения
в
межклеточном
пространстве форменных элементов крови и макрофагов [18], что приводит к более
быстрой и локальную иммунной реакции [19]. Это по сути значительно повышает
уровень
антиоксидантных
ферментов ,
снижает
воспалительный
процесс,
уменьшает оксидативный стресс. Аналогичные физиологические эффекты (или
следствия от них) мы наблюдаем при СКЭНАР-терапии [3,20-22 ].
Вибрация кожи. До сих пор мы не обсуждали влияние вибрации на явление
электропорации. При описании самого явления влияние вибрации не исследовано. В
то же время при практическом применении электропорации в косметологии говорят
о
воздействии
электрических импульсов и вибрации: электрические импульсы
делают возможным проникновение веществ внутрь, а вибрации стимулируют
определенные рецепторы (клетки Меркеля). Заметим также, что при приготовлении
компетентных
клеток
химическим
путём,
встряхивание
является
штатной
процедурой. Поэтому мы вправе ожидать, что вибрация кожи в процессе СКЭНАРтерапии повышает эффект электропорации.
Выводы
1. СКЭНАР – терапия
как
высоковольтная импульсная электротерапия
обладает свойствами электропораторов.
2. Электропорация позволяет объяснить многие физиологические эффекты
СКЭНАР-терапии.
3. Привлечение механизма электропорации позволяет обосновать
принятые при разработке аппаратов СКЭНАР эмпирическим путём.
Литература
решения,
1. Гринберг. Я.З. Об одном эффекте СКЭНАР–воздействия. Известия ТРТУ.
Тематический
выпуск.
Материалы
научно
–
технической
конференции
Медицинские информационные системы – МИС -2004». – Таганрог: изд-во ТРТУ,
2004, «№ 6(41), - С.100-105.
2. Гринберг Я.З. СКЭНАР–терапия и СКЭНАР–экспертиза. Некоторые аспекты.
Журнал «Рефлексология», №3 (7), 2005, с. 5-10.
3.
Гринберг
Я.З.
СКЭНАР:
построение,
физические
механизмы,
основы
эффективности. Журнал «Нелекарственная медицина», №3(4), 2006, с. 37-42.
4. Гринберг Я.З Ещё раз об особенностях СКЭНАР – воздействия. Известия ТРТУ.
Тематический
выпуск.
Материалы
научно
–
технической
конференции
Медицинские информационные системы – МИС -2006». – Таганрог: изд-во ТРТУ,
2006, «№ 11(46), - С.144-147.
5. Гринберг Я.З. СКЭНАР: новые результаты, новые гипотезы.
Известия ЮФУ.
Тематический выпуск. «Медицинские информационные системы». – Таганрог:
изд-во ТТИ ЮФУ, 2008, № 5(82), - С.127- 130.
6. Гринберг Я.З. СКЭНАР: новые результаты, новые возможности.
Журнал
«Рефлексология», №3 -4 (19-20), 2008, с. 19-22.
7. Kinosita, K., Jr., and T. Y. Tsong. 1977. Formation and resealing of pores of controlled
sizes in human erythrocyte membrane. Nature 268:438-441.
8. Weaver, J. C., and Y. Chizmadzhev. 1996. Theory of electroporation: A review.
Bioelectroch Bioener 41:135-160.
9. Klenchin, V. A., S. I. Sukharev, S. M. Serov, L. V. Chernomordik, and Y. A.
Chizmadzhev. 1991. Electrically induced DNA uptake by cells is a fast process
involving DNA electrophoresis. Biophys J 60:804-811.
10. Kotnik T, Pucihar G, Rebersek M, Mir LM, Miklavcic D. Role of pulse shape in cell
membrane electropermeabilization. Biochim. Biophys. Acta 1614: 193-200, 2003.
11. Kalluri H, Banga AK. Transdermal delivery of proteins. AAPS PharmSciTech. 2011
Mar;12(1):431-41. Epub 2011 Mar 3. PMID: 21369712
12. Joshi RP, Schoenbach KH. Bioelectric effects of intense ultrashort pulses. PMID:
21133836
13. Weaver JC. Electroporation: a general phenomenon for manipulating cells and tissues.
J Cell Biochem. 1993 Apr;51(4):426–435.
14. Антонов В.Ф., Аносов А.А., Норик В.П., Смирнова Е.Ю., Немченко О.Ю. Мягкая
порация мембран и адресная дставка лекарства. II Евразийский конгресс по
медицинской физике и инженерии. «Медицинская физика -2005» Москва 21-24
июня 2005 г.
15. Pavselj N, Préat V, Miklavcic D. A numerical model of skin electropermeabilization based on
in vivo experiments. PMID: 17849185.
16. Kalluri H, Banga AK. Transdermal delivery of proteins. AAPS PharmSciTech. 2011
Mar;12(1):431-41. Epub 2011 Mar 3. PMID: 21369712.
17. Turjanski P, Olaiz N, Maglietti F, Michinski S, Suárez C, Molina FV, Marshall G. The role of pH
fronts in reversible electroporation. PLoS One. 2011 Apr 29;6(4):e17303. PMID:
21559079.
18. Малинин B.C.. Шаров B.C., Осипов А.Н.. Вилков С.А., Путинский А.В. Активация
нейтрофилов человека в результате электрического пробоя мембран импульсами
внешнего поля. - Биол.Мембр. 1989, т. 6, № 11, с. 1196-1202.
19. Малинин B.C., Казаринов К.Д.. Путинский А.В.. Шмидт X. Изучение-механизма
активации фагоцитарных клеток импульсами электрического поля. Препринт
№5(587). ИРЭ РАН.М.: 1993.20 с.
20. Ревенко А.Н. Место СКЭНАР – терапии как технологии в современной медицине
//СКЭНАР - терапия и СКЭНАР – экспертиза. Сборник статей. Выпуск 4.- 1998 г. –
С. 19-30.
21. Тараканов А.В, Гринберг Я.З., Милютина Н.П. Уриверсальные механизмы
действия СКЭНАРа при оксидативном стрессе. .Журнал Рефлексотерапия, 2003
г., №4 (7), с.41-45.
22. Тараканов А.В, Овсянников М.В. Милютина Н.П. И др. Антиоксидантное и
мембранопротекторное действие СКЭНАР-терапии при опийной наркомании
Журнал «Рефлексология», №3 (7), 2008, с. 15-18.