Среди направлений развития современной физиотерапии особое внимание уделяется разработке, техническому обеспечению и клиническому использованию сочетанных физиотерапевтических методов, основанных на одновременном воздействии несколькими (2 и более) физическими факторами синергического действия [1—3]. В последние годы внимание многих ученых и практических врачей привлекают сочетанные магнитотерапевтические методы, что в значительной степени обусловлено широтой физиологического и лечебного действий магнитных полей и их хорошей совместимостью с другими физиотерапевтическими факторами [4, 5]. Одним из представителей этих методов является фотомагнитотерапия, при которой на организм одновременно воздействуют магнитным полем и оптическим излучением различной длины волны.

Наиболее удачно этот метод можно реализовать с помощью аппарата ФотоСПОК (ОДО «Магномед», Беларусь), обеспечивающего раздельное и сочетанное применение низкочастотного импульсного магнитного поля (НИМП) и оптического поляризованного излучения видимого и инфракрасного диапазонов [6]. Несмотря на то, что фотомагнитотерапия с использованием аппарата ФотоСПОК уже применяется в медицинской практике, научное обоснование данного метода в отношении многих заболеваний отсутствует.

Цель исследования — оценить эффективность фотомагнитотерапии в лечении локального воспалительного процесса в коже и обосновать методику его применения при контактном дерматите (КД).

Проведено экспериментальное проспективное контролируемое рандомизированное исследование эффективности фотомагнитотерапии в лечении воспалительного процесса в коже на лабораторных крысах с моделью КД. В работе использовали модифицированную модель КД по методу П.М. Залкана и Е.А. Ивлевой [7]. В качестве аллергена применяли 2,4-динитрохлорбензол в виде 5% спиртового раствора. Очаг К.Д. создавали на предварительно выстриженном участке кожи в межлопаточной области тела крыс. Затем, начиная с 3-х суток экспериментального дерматита, для лечения применяли как раздельно, так и в сочетании НИМП и поляризованное оптическое излучение различного диапазона. Об эффективности фотомагнитотерапии судили по общему состоянию и поведению экспериментальных животных, а также по состоянию кожных покровов, локальной температуре, показателям микроциркуляции и морфологическим изменениям в очаге поражения.

Исследования выполнены на 168 беспородных крысах-самцах одного возраста и массы тела 180—200 г. Для эксперимента были отобраны внешне здоровые животные с гладким блестящим шерстяным покровом, нормальной окраской видимых слизистых оболочек, активные, подвижные, охотно поедающие корм и потребляющие воду.

Исследования проведены на базе ГНУ «Институт физиологии НАН Беларуси» (Минск). Все животные содержались в контролируемых условиях вивария, находились на одинаковом (стандартном) рационе при свободном доступе к воде и пище. Световой режим в условиях вивария обеспечивали автоматической сменой освещения «день/ночь» каждые 12 ч. Температура воздуха составляла 19—25 °C, относительная влажность — 50—70%. Температуру и влажность воздуха регистрировали ежедневно.

Исследование проводили с 2015 по 2016 г. Общий период наблюдения за каждым животным составлял 12 сут. В течение первых 2 дней проводили моделирование экспериментального К.Д. Начиная с 3-х суток, в течение 10 дней проводили физиопроцедуры с перерывом на выходные. Курс лечения состоял из 8 процедур продолжительностью 20 мин.

В качестве источника НИМП и поляризованного оптического излучения видимого и инфракрасного диапазонов использовали аппарат ФотоСПОК (ОДО «Магномед», Беларусь).

В качестве информативных критериев для исследования микроциркуляции кожи определены следующие параметры: средняя частота спектра () и полосовой коэффициент флюктуации интенсивности спекл-поля (K_b). Морфологические изменения кожи оценивали до и после курсового применения фотомагнитотерапии.

О характере и регрессировании КД судили по общему состоянию и поведению животных, динамике кожного процесса (гиперемия, отек, наличие эрозий и корок).

Для исследования были сформированы следующие экспериментальные группы:

— 1-я группа — интактные животные;

— 2-я группа — животные с моделью дерматита на 3-и сутки его развития (до лечения);

— 3-я группа — животные с дерматитом на 12-е сутки без лечения (контроль);

— 4-я группа — животные с дерматитом, на которых воздействовали НИМП величиной магнитной индукции 25±5 мТл, частотой колебаний от 40 до 160 Гц и частотой модуляции 10 Гц;

— 5-я группа — воздействие красным светом, длина волны 620—680 нм, среднее значение плотности потока мощности излучения 1,0±0,3 мВт/см²;

— 6-я группа — воздействие синим светом, длина волны 440—480 нм, среднее значение плотности потока мощности излучения 0,8±0,3 мВт/см²;

— 7-я группа — воздействие желтым светом, длина волны 580—600 нм, среднее значение плотности потока мощности излучения 0,6±0,3 мВт/см²;

— 8-я группа — сочетанное воздействие НИМП и излучением красной области спектра;

— 9-я группа — сочетанное воздействие НИМП и синим светом;

— 10-я группа — сочетанное воздействие НИМП и желтым светом;

— 11-я группа — сочетанное воздействие НИМП и зеленым светом; магнитная индукция 25±5 мТл (как в 8—10-й группах), среднее значение плотности потока мощности излучения 2,3±0,5 мВт/см²;

— 12-я группа — сочетанное воздействие НИМП и инфракрасным светом; магнитная индукция 25±5 мТл, среднее значение плотности потока мощности излучения 2,3±0,5 мВт/см².

Температуру кожи регистрировали с помощью медицинского термографа Иртис-2000 М.Е. Исследование микроциркуляции проводили с использованием лазерной спекл-оптической системы «Speckle-scan». При морфологическом исследовании криостатные срезы толщиной 8—10 мкм, окрашенные гематоксилином и эозином, изучали с использованием светового микроскопа. Активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ), характеризующих метаболизм клеток, определяли тетразолиевым методом Ллойда [8].

Эксперименты проводили с соблюдением правовых и этических норм обращения с животными (Межгосударственный стандарт ГОСТ 33044–2014. Принципы надлежащей лабораторной практики). Научное исследование одобрено этическим комитетом ГНУ «Институт физиологии НАН Беларуси», соответствует этическим принципам и нормам проведения биомедицинских исследований с участием животных (протокол № 24 от 10.02.15).

Принципы расчета размера выборки: размер выборки предварительно не рассчитывался.

Методы статистического анализа данных: статистический анализ данных выполняли с использованием программ Microsoft Excel, а также пакета прикладных программ MatLab 7.0. Для проверки распределения данных использовали тест Шапиро—Уилка. При нормальном распределении данных использовали тест Стьюдента, в случае ненормального распределения — тест Манна—Уитни. Вывод о статистической значимости отличий делали при p<0,05.

Видимые проявления КД регистрировали уже на 1-е сутки после нанесения динитрохлорбензола в виде умеренной гиперемии и отека, а к 3-му дню эксперимента дополнительно отмечалось выраженное повреждение кожных покровов с образованием эрозий и серозных корок, соответствующее клинической картине развившегося дерматита. Термограграфические исследования показали повышение локальной температуры до 37,0—37,2 ºС. В этот период у животных с КД также было отмечено нарушение микроциркуляции в пораженном участке кожи, что выражалось достоверным (р<0,05) повышением показателей K_b (на 44,6%) и (на 20,2%) по сравнению с интактными животными.

Микроскопически на 3-и сутки развития дерматита были выявлены обширные зоны выраженной деструкции всех слоев эпидермиса, имелись участки изъявлений. На участках с сохраненным эпидермисом роговой слой имел неравномерную толщину, местами был разорван. На отдельных участках эпидермис был представлен 1—2 слоями уплощенных клеток. В верхней части дермы были заметны обширные лейкоцитарные инфильтраты, состоящие преимущественно из лимфоцитов. Капилляры сосочкового слоя дермы были расширены, часто заполнены эритроцитами. Сосуды сетчатого слоя дермы также были расширены. В волосяных фолликулах и сальных железах встречались очаги деструкции. Гиподерма и подлежащие мышечные волокна имели нормальную структуру и расположение. Активность ферментов углеводно-энергетического обмена в базальных кератиноцитах крыс на 3-и сутки развития экспериментального дерматита была значительно угнетена. Так, активность ЛДГ — ключевого фермента гликолиза снижалась с 142,4±5,7 у.е. в контроле до 122,5±5,3 у.е. (р<0,01) во 2-й группе. Активность СДГ, характеризующей аэробное окисление глюкозы в цикле Кребса, также снижалась с 87,9±4,4 до 78,1±3,7 у.е. во 2-й экспериментальной группе.

В контрольной группе животных на 12-е сутки были отмечены серозно-гнойные корки, диффузная гиперемия и отек в области повреждения кожи. На гистологических препаратах выявлялись все слои эпидермиса и дермы (рис. 1, а).

В кератиноцитах базального слоя эпидермиса животных контрольной группы отмечалось снижение энергообразования как в цикле Кребса, так и за счет гликолиза. На это указывало уменьшение активности СДГ на 25,6% (р<0,05) и ЛДГ на 15,3% (р<0,05) по отношению к нормальным значениям. Значения K_b спектрограммы снизились на 15,4% (р<0,05), — на 7,8% (р>0,05). Температура кожи составила 37—37,1 °С.

Лечение НИМП сопровождалось положительной динамикой всех изучаемых показателей. Уже на 9-е сутки наблюдалось достоверное улучшение состояния кожи в очаге КД по сравнению с показателями контрольных животных (р<0,05). Температура кожи нормализовалась. Отмечалось также изменение спекл-оптических характеристик: K_b снизился на 17,6% (р<0,05), — на 11% (р<0,05).

После курсового воздействия НИМП у животных на 12-е сутки выявлялись все слои эпидермиса и дермы (рис. 2 а,

Курсовое воздействие НИМП не вызывало статистически значимого изменения показателей энергетического обмена в кератиноцитах. Было выявлено повышение активности СДГ на 13,1% (р>0,05), активность ЛДГ практически не отличалась от показателей крыс контрольной группы.

На основании изменений морфофункциональных показателей кожи можно заключить, что НИМП оказывает противовоспалительное действие и способствует восстановлению структуры эпидермиса и дермы [9].

Применение фотохромотерапии оказывало стимулирующее действие на восстановительные процессы в коже. В процессе лечения уже на 5—6-е сутки полностью исчезла гиперемия кожи, у значительного числа животных нормализовалась местная температура. Более выраженное нормализующее влияние на эти показатели при дерматите оказывало оптическое излучение синего диапазона: у некоторых животных этой экспериментальной группы уже к 5—7-м суткам внешне кожа не отличалась от кожи интактных крыс.

Оценка микрогемодинамики после курсового воздействия светом различных областей спектра показала, что при использовании красного света значение K_b снизилось на 29,4% (р<0,05), — на 11,5% (р>0,05). Аналогичные изменения наблюдались при курсовом воздействии оптического излучения желтого диапазона: K_b уменьшился на 27,1% (р<0,05), — на 11,3% (р<0,05). Курсовое облучение синим светом сопровождалось достоверными (р<0,05) и наиболее значительными изменениями показателей микроциркуляции: K_b снизился на 30,8%, — на 19,7%. В контроле показатель K_b к этому сроку уменьшился на 14,6% (р<0,05), а — лишь на 4,5% (р>0,05).

После применения оптического излучения красного диапазона в базальных кератиноцитах экспериментальных крыс активность СДГ увеличилась на 49,2% (р<0,05), а ЛДГ — на 31,7% (р<0,05) по отношению к значениям у животных контрольной группы. При воздействии синим светом выявлено значительное усиление окислительного фосфорилирования в базальных кератиноцитах эпидермиса, о чем свидетельствовало повышение активности СДГ после курсового воздействия на 40,7% (р<0,05) по сравнению с показателями животных контрольной группы. Активность ЛДГ практически не отличалась от показателей крыс контрольной группы. После курсового облучения желтым светом активность СДГ увеличилась на 31,8% (р<0,05). Активность ключевого фермента гликолиза — ЛДГ — также увеличилась на 15,6% по сравнению с контролем.

Таким образом, все изученные виды оптического излучения оказывали стимулирующее влияние на процессы аэробного окисления глюкозы в цикле Кребса, что проявлялось выраженным повышением активности СДГ. Наиболее значимые изменения активности СДГ были отмечены при воздействии оптическим излучением красного и желтого диапазонов.

Терапевтическую эффективность фотохромотерапии при экспериментальном дерматите подтверждают и результаты морфологических исследований.

После курса фотохромотерапии на гистологических препаратах кожи определялись все слои эпидермиса и дермы (рис. 3, а—е).

Таким образом, после 8 процедур фотохромотерапии светом красного, синего и желтого диапазонов на гистологических препаратах кожи выявлялось формирование многослойного плоского эпителия на всей поврежденной поверхности с верификацией всех его слоев и базальной мембраны. Отмечалось увеличение толщины зернистого слоя эпидермиса, свидетельствующее об усилении процессов кератинизации. Сосочковый слой дермы, выполняющий трофическую функцию для клеток эпидермиса, в большинстве экспериментальных групп был несколько сглажен. В соединительнотканной основе кожи сохранялись лишь остаточные признаки воспаления: инфильтрация, отечность межклеточного вещества. Расширенные сосуды могут свидетельствовать об активации капиллярного кровоснабжения дермы. Происходило интенсивное формирование и созревание молодых коллагеновых волокон. Они имели нормальную толщину и форму, но их расположение было местами упорядочено, местами хаотично. Дериваты кожи в основном были сформированы, однако не во всех экспериментальных группах животных они достигали поверхности.

Результаты проведенного экспериментального исследования показали, что местная фотохромотерапия оптическим излучением красного, желтого и синего спектров позитивно влияет на обратное развитие клинических и морфологических признаков экспериментального КД и ускоряет заживление повреждений кожи [10].

Курсовое сочетанное применение НИМП с различными видами оптического излучения приводило к более выраженной, статистически значимой динамике исследуемых показателей микроциркуляции. Воздействие красным светом и НИМП сопровождалось восстановлением показателей микроциркуляции (снижение значений K_b и соответственно на 64,7 и 19,3%). При сочетании НИМП и синего света значения K_b и уменьшились и приблизились к параметрам микрогемодинамики у интактных животных, что свидетельствует о восстановлении кровотока. Под влиянием желтого и зеленого оптического излучения в сочетании с НИМП уменьшились показатели K_b на 33 и 37% соответственно, а — на 18 и 20% соответственно. При использовании инфракрасного излучения и НИМП наблюдалось некоторое повышение спекл-оптических показателей микроциркуляции. Так, показатель K_b увеличился с 0,323±0,015 отн. ед. до 0,358±0,016 отн. ед. (на 12,5%), — на 3,1%, что, вероятно, связано с тепловым эффектом инфракрасного излучения.

Курсовое воздействие световым излучением различного диапазона и НИМП вызывало изменения показателей энергетического обмена в кератиноцитах. Облучение светом зеленого диапазона в сочетании с магнитотерапией активизировало аэробное окисление глюкозы: активность СДГ после курса фотомагнитотерапии увеличилась на 15,7% (р<0,05) относительно крыс 2-й группы. Активность ЛДГ, характеризующей анаэробные процессы в клетках, снизилась на 12,6% (р>0,05) по сравнению с контрольными показателями. После использования НИМП и синего света активность СДГ практически не отличалась от таковой при их раздельном применении и была выше, чем в контроле, на 41,3% (р<0,05), а активность ЛДГ снизилась на 11,7% (р>0,05). У животных после курсового воздействия НИМП и желтым светом активизация аэробных процессов была более выраженной: рост активности фермента СДГ составил 50,6% (р<0,05). Активность ключевого фермента гликолиза — ЛДГ — увеличилась на 12,0% по сравнению с контролем. После курсового воздействия инфракрасным излучением в сочетании с магнитотерапией было выявлено значительное повышение активности аэробного окисления глюкозы в базальных кератиноцитах эпидермиса. Активность СДГ возрастала относительно показателей контрольной группы на 66,8% (р<0,05). При этом активность ключевого фермента гликолиза — ЛДГ — увеличилась на 8,5% (р>0,05).

Таким образом, наиболее значимые изменения активности СДГ отмечены при воздействии излучением красного и желтого диапазонов и при их сочетании с магнитотерапией. Воздействие красным светом с магнитным полем приводило к выраженному подъему активности ЛДГ. Фотомагнитотерапия с использованием синего и зеленого света снижала активность гликолиза в кератиноцитах базального слоя эпидермиса экспериментальных крыс.

Эффективность фотомагнитотерапии подтверждена также результатами гистологических исследований.

После курса фотомагнитотерапии на гистологических препаратах кожи определялись все слои эпидермиса и дермы (рис. 4, ж—к).

Таким образом, после курса фотомагнитотерапии с использованием света желтого, зеленого, красного и синего диапазонов на гистологических препаратах кожи выявлялось наличие сформированного эпидермиса на всей поврежденной поверхности. В большинстве экспериментальных групп выявлялось увеличение толщины зернистого слоя эпидермиса, что указывало на усиление процессов кератинизации. Дерма и гиподерма, как правило, имели нормальную структуру.

На модели экспериментального дерматита установлено, что фотомагнитотерапия оказывает противовоспалительное, сосудорегулирующее и репаративное действия.

Применение фотомагнитотерапии по сравнению с раздельным использованием фототерапии и НИМП эффективнее и в более короткие сроки приводит к восстановлению нормальной структуры кожи у животных с экспериментальным дерматитом.

Согласно гистохимическим исследованиям, оптическое излучение различного диапазона в виде монотерапии и в сочетании с НИМП оказывало стимулирующее влияние на процессы аэробного окисления глюкозы в цикле Кребса, что проявлялось выраженным повышением активности СДГ. Следовательно, энергообразование в клетках при применении физических факторов осуществлялось преимущественно за счет высокоэффективного окислительного фосфорилирования. Наиболее значимые изменения активности СДГ отмечены при воздействии световым излучением красного и желтого диапазонов и при их сочетании с НИМП.

Обращает на себя внимание тот факт, что только при применении фотомагнитотерапии в сочетании со светом красного и желтого диапазонов происходит ускорение окисления глюкозы как в цикле Кребса, так и по гликолитическому пути, т. е. энергообеспечение клеток осуществляется на более высоком уровне, что может быть причиной более выраженных репаративных процессов в поврежденном эпидермисе. Угнетение же гликолиза на фоне активизации окислительного фосфорилирования может указывать на противовоспалительное действие фотомагнитотерапии с применением излучения синего и зеленого диапазонов.

Наиболее выраженное корригирующее влияние на показатели микроциркуляции оказало сочетанное применение НИМП и оптического излучения по сравнению с их раздельным использованием, что характеризовалось более полным восстановлением исходно измененных спекл-оптических показателей. Согласно полученным данным, для восстановления микрогемоциркуляторных процессов в коже при дерматите наиболее целесообразно применять НИМП в сочетании с оптическим излучением синего или красного диапазона. Для улучшения микроциркуляции в поверхностных сосудах кожи можно также использовать зеленый и желтый свет в сочетании с НИМП. Восстановление кожного кровотока, по-видимому, обеспечивается за счет вазопротекторного и общестимулирующего действий фотомагнитотерапии. Как свидетельствуют имеющиеся в литературе данные [11, 12], фотомагнитотерапия стимулирует биосинтетические процессы и образование богатых энергией фосфатов, эритропоэз, усиливает регионарное кровообращение и микроциркуляцию, уменьшает спазм сосудов, улучшает реологические свойства крови, функциональное состояние различных органов и систем, повышает кислородный баланс тканей, тонус и резервные возможности организма, модулирует функции клеток иммунной системы, влияет на синтез и состояние физиологически активных веществ в тканях.

Крысы с моделью дерматита, содержащиеся в одной клетке, часто наносят повреждения друг другу (укусы, царапины), что может привести к присоединению бактериальной инфекции и смещению результатов исследования.

Быстрый рост волос в области пораженного участка у крыс с дерматитом может искажать показатели температуры и микроциркуляции, что требует постоянного учета этого феномена.

Возможно изменение лечебного эффекта при комбинированном (а не сочетанном) использовании магнитного поля и света.

Комплексная оценка полученных данных позволяет заключить, что оптическое излучение различных диапазонов способствует регрессу патологических изменений и восстановлению структуры кожи при экспериментальном дерматите, которые потенцируются сочетанным применением с ним НИМП. Интенсивность раздельного и сочетанного с НИМП влияния света различных длин волн на эти процессы носит неодинаковый характер, что может служить основанием для дифференцированного использования фототерапии и фотомагнитотерапии на различных стадиях течения дерматита.

Сравнительный анализ действия изученных физических факторов позволяет заключить, что, согласно клиническим, гистохимическим и гисто-логическим данным, наиболее эффективной при экспериментальном дерматите является фотомагнитотерапия с применением света синего и зеленого диапазонов для купирования воспалительных изменений и отека, а красного и желтого оптического излучения в сочетании с НИМП — для восстановления микроциркуляции и стимуляции регенераторных процессов.

Предварительная апробация разработанной по результатам выполненных экспериментальных исследований методики подтвердила высокую эффективность фотомагнитотерапии у пациентов с дерматитами [13]. Полученные данные могут служить основанием для дифференцированного применения света различных длин волн в дерматологии, а также использоваться при разработке методик фотомагнитотерапии для лечения заболеваний воспалительного генеза.

Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовом обеспечении республиканского бюджета в рамках ГПНИ «Фундаментальная и прикладная медицина и фармация».

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с проведением настоящего исследования и публикацией статьи, о которых следует сообщить.

Благодарности. Авторы выражают благодарность к.м.н. Т.Е. Кузнецовой и Е.Л. Рыжковской за помощь в проведении морфологических исследований и интерпретации их результатов.

Участие авторов: концепция и дизайн исследования — В.С. Улащик; сбор и обработка материала, анализ полученных данных, написание текста — Н.И. Счастная; редактирование — В.С. Улащик.

Сведения об авторах

*Счастная Надежда Ивановна, научный сотрудник [Nadezhda I. Schastnaya, Researcher]; адрес: Беларусь, 220072, Минск, ул. Центральная, 8В [address: 8В Tsentral’naya str., 220072 Minsk, Belarus]; ORCID: http://orcid.org/0000-0003-1786-5185; eLibrary SPIN: 6942-6122; e-mail: nadezhda.schastnaya@yandex.by

Улащик Владимир Сергеевич , д.м.н., профессор, академик НАНБ [Vladimir S. Ulashchyk, MD, PhD, Professor]; ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0593-8861; eLibrary SPIN: 8293-5162; e-mail: ulashchik@mail.ru