Механизмы действия экстракорпорального ультрафиолетового облучения крови
Процедура ЭУФОК включает минимум 4 момента, воздействующих на организм:
- эксфузия крови;
- аутогемотрансфузия;
- влияние фотомодифицированной крови;
- поступление в кровяное русло консерванта.
Каждый из этих составляющих может самостоятельно вызывать те или иные изменения в гомеостазе, но в настоящее время не вызывает сомнения, что главным фактором лечебного действия ЭУФОК является введение УФ-облученной крови. Рассматривая механизмы действия данного метода, следует различать два аспекта:
- непосредственные изменения, возникающие в УФ-облученной крови (первичные фотопроцессы);
- реактивные изменения органов и систем организма в ответ на инфузию УФ-облученной крови.
Первичные фотопроцессы в облученной ультрафиолетом крови
В отношении первичных реакций, индуцируемых УФ-излучением в крови, выдвинуто несколько гипотез [13, 25, 30]. F. Wehrli установил, что излучение с длиной волны 254 нм оказывает фотохимическое действие на стерины и фосфатиды; При длине волны 297-302 нм происходит активация и образование витамина D;
излучение с длиной волны 310—436 нм обладает оксидационной активностью в соответствии со спектром действия дыхательного фермента Варбурга; при длине волны 265—289 нм наблюдается повреждение белковых структур крови. P. Weis выдвинул сульфгидрильную гипотезу: воздействие УФ-излучения на кровь вызывает образование сульфгидрильных групп, которые путем окисления способны восстанавливать или активировать недействующие ферменты и проферменты. По гипотезе S. Wisner, согласно закону Grothus—Draper, действует только адсорбированное количество УФ-излучения. Независимо от того, проводится УФ-об- лучение кожи или крови, преимущественное адсорбирование энергии осуществляется эритроцитами. Адсорбированная энергия приводит атомы и молекулы в возбужденное состояние, которое способствует изменению реакции в направлении и времени. Энергия может быть отдана соседним молекулам в виде длинноволнового излучения. Автор также не исключает возможности переноса энергии на составные части клетки благодаря содействию митогенетического излучения по Гурвичу.
Некоторые исследователи указывают на образование в УФ-облученной крови озона, который, взаимодействуя с системами двойного соединения, особенно с ненасыщенными жирными кислотами крови, образует озониды. Последние, разлагаясь на альдегид и альдегидпероксиды, действуют как высокоактивные перекиси и совместно с гемоглобином вызывают существенное ускорение окислительно-восстановительных процессов. По мнению A. Giese, указанное действие обусловливается УФ с длиной волны 200-300 нм.
Важным проявлением фотохимического действия излучения на живые системы являются процессы фотоизомеризации. Фотоизомеризация — это приобретение веществами новых химических и биологических свойств с внутренней перегруппировкой атомов в молекуле без изменения химического состава. При исследовании первичных фотопроцессов в облученной крови основное внимание уделяют изучению структурно-функциональных изменений компонентов плазмы и клеточных элементов. Действие излучения на белок в значительной мере определяется длиной волны. Спектр поглощения пептидных связей обладает максимумом в области 180—190 нм. В результате поглощения ультрафиолета этих длин волн пептидные связи разрываются. С увеличением длины волны повреждение пептидных связей уменьшается и при 240 нм сводится к нулю. УФ-излуче- ние с длиной волны 254 нм индуцирует структурные, вероятнее всего, конформа- ционные изменения термолабильных белков плазмы человека, таких как гемоглобин, церулоплазмин, альбумин, иммуноглобулины классов М и G, белки системы комплемента, свертывания и другие, изменяя их функциональные свойства. В частности, УФ-облучение крови в условиях in vitro в дозах, близких к терапевтическим, в 2—4 раза повышает активность комплемента, связывающую способность альбумина, улучшает процессы присоединения и отдачи кислорода гемоглобином. Облученные белки значительно легче поддаются ферментативному гидролизу, а их ферментативная активность становится более чувствительной к термоинакгивации [5].
Проведенная с помощью спекгрофотометрии и метода электронного парамагнитного резонанса идентификация фотохимических превращений УФ-облученной крови показала, что кровь, ее форменные элементы и плазма являются высокочувствительными фотохимическими системами по отношениюк УФ-излучению [16]. В крови под действием этого излучения происходит фотоин- дуцированное превращение оксигемоглобина в дезоксигенированную форму и в конечном счете в метгемоглобин. Плазма крови проявляет необычайно высокую чувствительность к излучению с длинами волн 254 и 280 нм. Свободные радикалы белков плазмы обнаруживаются уже в первые секунды облучения. При более длительном облучении образуются вторичные свободные радикалы, низкомолекулярные соединения, а также продукты фотодеструкции белков и возможного фотосинтеза биологически активных соединений. Образующиеся в крови фрагменты де- струкгированных и вновь синтезированных белков плазмы могут играть роль антигенов, вызывая соответствующие иммунные реакции в организме человека [29]. Таким образом, одним из механизмов биологического действия экстракорпорально-облученной ультрафиолетом аутокрови после ее введения в кровоток может быть множественная иммунизация организма фрагментами белковых молекул сыворотки крови и новыми фотосинтезированными биологически активными соединениями.
В специальных модельных исследованиях с использованием в качестве фотосенсибилизатора метиленового голубого выявлен эффект генерации в УФ-облученной крови синглетного кислорода, который, как известно, является инициатором реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ) [16].
Согласно выдвинутой К.А. Самойловой и соавт. [21] гипотезе, УФ-лучи вызывают фотодеструктивные изменения поверхности клеток крови. Фотоальтерация внешнего примембранного слоя клеток крови влечет за собой двоякого рода явления: с одной стороны, это изменение функционального состояния и свойств клеток, с другой — элиминация и поступление в кровеносное русло ряда веществ (компонентов поверхности), которые могут обладать биологической активностью. Деструкция внешнего примембранного слоя (гликокаликса) эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов при УФ-облучении крови, вызывая изменения экспрессии специализированных систем их поверхности (иммунорецепторов, антигенов, рецепторов гормонов и др.), отражается на функциональных свойствах этих клеток и функций крови в целом.
Наибольший интерес представляют количественные и качественные изменения эритроцитов, которые выполняют многие функции в организме: барьерную, транспортную, защитную и др. Экспериментальные исследования последних лет убедительно свидетельствуют, что разрушения эритроцитов, т.е. фотогемолиза, при проведении процедуры ЭУФОК не происходит. Это касается различных способов (фракционный и проточный) и различных режимов ЭУФОК (коротко- и длинноволновое УФ-излучение, одна или несколько стандартных доз). Более того, в ряде исследований показано, что УФ-облучение донорской крови в условиях in vitro сопровождается уменьшением морфологической и ультраструктур- ной дефектности эритроцитов [16, 36].
Экспериментальные исследования, касающиеся влияния УФ-облученной крови на лейкоциты, также демонстрируют отсутствие их гибели и сколько-нибудь значительных морфологических сдвигов при использовании терапевтических доз излучения, в то время как функциональные потенции клеток заметно возрастают. Последнее проявляется нарастанием ферментативной активности, повышением уровня фагоцитоза и суммарного трансмембранного потенциала гранулоцитов. Изменения функциональной активности лимфоцитов носят ярко выраженный дозозависимый характер. При облучении крови возрастающими дозами ультрафиолетовые фотостимулирующие эффекты, регистрируемые в лимфоцитах, постепенно вытесняются появляющимися в них деструктивными процессами [14, 21, 36, 39].
Структурно-функциональные свойства тромбоцитов в УФ-облученной крови изучены в меньшей степени. Тем не менее установлено, что реакции тромбоцитов при облученной крови в условиях in vitro являются дозозависимыми. Способность тромбоцитов к агрегации и адгезии зависит от спектра и дозы УФ-излучения [21].
Интересные данные получены в последние годы. Они свидетельствуют о сходстве изменений мембранозависимых свойств и морфофункционального состояния клеточных элементов при воздействии на кровь коротко- и длинноволновых УФ-излучений, лазерного излучения и дневного света [21].
Изучение второй группы явлений — поступление в кровоток примембранных компонентов, идентификация этих веществ и выяснение их роли в лечебном действии ЭУФОК — в настоящее время еще только начинается.
Установлено, что в процессе индуцированного УФ-излучением фотолизиса высвобождаются высокоактивные вещества — гистамин, ацетилхолин, гистидин, биогенные амины, гепарин, а также изменяется активность ферментов, влияющих на жизнедеятельность организма. Помимо этого, в плазму крови могут поступать такие универсальные регуляторы физиологических функций и клеточных реакций, как простагландины и биологически активные вещества (некоторые гормоны). Велика вероятность, что лечебное действие ЭУФОК отчасти является следствием образования и введения в организме всей массы этих веществ в оптимальных концентрациях, которое не может быть воспроизведено с помощью лекарств. Не исключено, что фотопревращениям подвергаются не только белки и клеточные элементы, но и другие компоненты сыворотки крови [21].
Следовательно, воздействие ультрафиолета на кровь инициирует в ней многообразные и сложные дозозависимые фотопроцессы, вызывающие изменение функциональной активности белков, липидов и других составляющих плазмы, колебания морфофункциональных свойств клеточных элементов и, наконец, появление биологически высокоактивных веществ. Экспериментальные исследования убеждают, что УФ-излучение воздействует прежде всего на клеточные элементы крови, их мембранные структуры. Дозозависимые цитологические эффекты стимулирующего, адаптационного или деструктивного характера и высвобождение из форменных элементов биогенных аминов может рассматриваться как одна из первичных фотореакций УФ-облученной крови.