способ обогащения крови стволовыми кроветворными клетками

Формула изобретения

Способ обогащения крови стволовыми кроветворными клетками путем соматического воздействия на организм, отличающийся тем, что воздействие осуществляют однократно в виде механической микровибрации с непрерывно и плавно меняющейся частотой в звуковом диапазоне 0,38-18 кГц с периодом изменения частотного диапазона 12040 с и амплитудой 93 мкм, воздействуют одновременно и равноэффективно в течение 10-15 мин на 8-10 точек по центральной линии позвоночника, причем последние 4-6 мин воздействие осуществляют с модуляцией частоты с периодом 0,90,4 с и через 3-4 ч кровь считают обогащенной стволовыми кроветворными клетками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, точнее к гематологии, и может найти применение при лечении заболеваний, связанных с нарушением кроветворения.

Стволовые кроветворные клетки (СКК) находятся в костном мозге, в костях скелета и в незначительном количестве в крови. Основная функция их - размножение и восполнение погибающих клеток крови. Размножение этих клеток происходит в костном мозге, откуда после созревания они переходят в кровь в виде ее основных клеточных элементов; эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Резкое истощение фонда СКК, возникающее при заболеваниях крови, облучении, воздействии токсических продуктов, приводит к летальному исходу. Единственно возможным средством предотвращения этого является дополнительное введение в организм СКК. Это так называемая аутотрансплантация, т.е. введение собственных клеток пациента. С этой целью у него заблаговременно, т.е. перед токсическим воздействием на организм, например, перед облучением с лечебной целью, берут СКК и сохраняют их до момента последующего использования. Источником СКК помимо костного мозга служит кровь. Поскольку количество СКК в крови незначительное, ее следует предварительно искусственно обогатить ими.

Известно два вида обогащения крови СКК.

Один из них основан на свойстве костного мозга отвечать на частичное повреждение усилением размножения СКК с дополнительным выбросом их в кровь. Как правило, для этого используют противоопухолевые препараты - их клеточную токсичность. При введении в организм они повреждают не только опухолевые клетки, но и клетки костного мозга, в результате чего происходит временное подавление его активности с последующим реактивным восстановлением. Фаза восстановления имеет кратковременный (транзиторный) характер, в ней и происходит дополнительный выброс СКК в кровь. Пик такого выброса, как известно, приходится на 7-15 дни после введения в организм токсиканта. Длительность выброса составляет 1-2 дня с кратностью обогащения крови СКК 2-20 раз [Muller-Nubling I. et all, Blut, B.38, s. 175-179, 1979].

Другим видом обогащения крови СКК является введение в организм полианионов, в частности, декстран сульфата [Nothdurft W., The Hemopoietic stem cell, Universitats verlag Ulm, GmbH, 1990, s. 82-3]. Этот способ взят нами в качестве прототипа. Он заключается во введении декстран сульфата реципиенту за 3 дня до взятия у него крови с целью последующего введения ее по мере необходимости, например, после облучения. Хотя механизм ответа костного мозга на декстран недостаточно ясен, введение его не вызывает повреждения костного мозга в той степени, как это происходит при действии химиопрепаратов. Однако последствия введения декстрана еще не изучены в полной мере. Известно, например, что после введения его имеет место 2-кратное увеличение числа лейкоцитов. Кратность обогащения крови СКК несколько ниже, чем при введении химиопрепаратов, - в 2-4 раза - но транзиторное увеличение их происходит раньше, а именно на третьи сутки после введения декстрана. Основным же достоинством способа-прототипа по сравнению с вышеизложенным является меньшая токсичность. Тем не менее способ остается инвазивным и связан с внесением в организм химически чуждых ему веществ, нарушающих его эндоэкологию, последствия которой еще не изучены полностью.

Технический результат настоящего изобретения состоит в снижении токсического действия на организм за счет неинвазивного воздействия на него.

Этот результат достигается тем, что воздействие осуществляют однократно в виде механической микровибрации с непрерывно и плавно меняющейся частотой в звуковом диапазоне 0,03-18 кГц с периодом изменения частоты 12040 с и амплитудой 9 3 мкм, воздействуют одновременно и равноэффективно в течение 10-15 мин на 8-10 точек по центральной линии позвоночника, причем последние 4-6 мин воздействие осуществляют с модуляцией частоты с периодом 0.9 0.4 с, и через 3-4 часа кровь считают обогащенной СКК.

Ранее одним из соавторов настоящего изобретения обнаружена способность микровибрации звуковых частот проникать на достаточную глубину в живые ткани и производить расширение сосудов, стенки которых входили в резонанс с колебаниями окружающей среды. Этот принцип был изучен и положен в основу устройства [Федоров В. А., патент N 2022551], получившего название Витафон [ТУ 9444.003.33/59359-95] . На прибор получено разрешение МЗ РФ N 29-271/94 от 12.12.94 г. и в настоящее время он нашел широкое применение в медицинской практике для лечения заболеваний, связанных с необходимостью увеличения кровотока через тот или иной орган.

Занимаясь профессионально изучением биофизиологических феноменов при различного вида воздействиях, мы заинтересовались указанным эффектом микровибрации. Исследуя кровь пациентов до и в различные сроки после воздействия, мы обнаружили совершенно новый эффект микровибрации, состоящий в увеличении перемещения СКК из костного мозга в кровь, т.е. влияние ее на кроветворение.

Этот факт побудил нас продолжить исследование с целью подтверждения обнаруженного нами эффекта и разработать режимы микровибрации для достижения максимально возможного полезного эффекта.

Оказалось, что наибольший эффект достигается при одновременном воздействии на вполне доступные части тела - по ходу позвоночника, включая крестец. Известно, что именно в этих костях сосредоточено около 42% всего активного костного мозга взрослого человека.

Как показал анализ результатов выполненных нами различных условий микровибрации исходя из возможностей, предоставляемых прибором Витафон, используемым нами для этой цели, достаточным оказалось однократного 10-15-минутного воздействия на эти зоны одновременно в 8-10 точках в предлагаемых ниже режимах для того, чтобы уже через 3-4 часа относительный прирост СКК в крови был трехкратным. Этот обнаруженный нами факт открывает возможность управления кроветворением на принципиально новой основе, главным преимуществом которой является неинвазивность и нетоксичность для организма.

Что касается режимов микровибрации, то они найдены нами опытным путем, исходя, повторяем, из параметров назначения прибора, эффективного и безопасного в использовании как у больных, так и у здоровых лиц, имеющего разрешение МЗ РФ. Прибор рассчитан на работу в 4-х режимах. Нами установлено, что для обогащения крови СКК оптимальным является применение 2-го и 4-го режимов и, следовательно, следующих условий микровибрации: воздействие с непрерывно и плавно меняющейся частотой в звуковом диапазоне 0.03-18 кГц с периодом изменения частотного диапазона 120140 с и амплитудой 93 мкм, причем в последние 4-6 мин необходимо воздействие с модуляцией частоты с периодом 0.90.4 с.

Для подтверждения факта обогащения крови СКК предлагаемым способом нами проведено комплексное иммунологическое исследование крови у 10 практически здоровых лиц в возрасте от 24 до 63 лет до и в различные сроки после однократного воздействия микровибрации в указанных выше режимах.

Этим лицам, разделенным на 2 группы (по длине позвоночника) по 5 человек, линейно вдоль позвоночника, включая крестцовую область, были наложены виброфоны прибора Витафон следующим образом:

в I группе - 8 виброфонов на расстоянии 4 см между ними,

во II группе - 10 виброфонов на расстоянии 5 см между ними.

Предварительно у них была взята кровь на исследование. Затем всем испытуемым провели однократное воздействие микровибрацией в указанных выше режимах одновременно через все наложенные им виброфоны в течение 10 мин в I группе и в течение 15 мин во II группе. Через 40 мин и 3-4 часа после воздействия у испытуемых вновь была взята кровь. Исследование крови проводили по нижеизложенным показателям.

Клетки со специфическим маркером СД 34+ являются СКК. Их определяли в общей фракции выделенных мононуклеарных клеток с помощью моноклональных антител к СД 34+ клеткам и выражали их количество в процентах. По отношению количества СД 34+ клеток до и в разные сроки после воздействия на организм судили о кратности обогащения крови СКК в соответствующие временные интервалы.

Одновременно в те же сроки определяли процентное содержание в крови эритроцитов, лейкоцитов (в частности, палочко- и сегментноядерных клеток, эозинофилов, базофилов и моноцитов), иммунологических показателей (IgA, IgM, IgG, циркулирующих иммунных комплексов ЦИК и уровень гемолитической активности комплемента в сыворотке СН50) и лимфоцитов. Эти данные приводим в таблицах 1-3. Достоверность различий оценивали по t-критерию и выражали с помощью вероятности р.

Как видно из приведенных таблиц, имеет место постепенное нарастание процентного содержания клеток СД 34+ с достоверным превышением исходных значений примерно в 3 раза через 3-4 часа после воздействия. Дальнейшего увеличения их не отмечено.

Указанное повышение содержания СД 34+ клеток во фракции мононуклеаров статистически не связано с какими-либо существенными изменениями фракционной картины форменных элементов крови.

Сущность способа поясняется примером.

Пример 1. Пациентка С. , 50 лет, практически здорова. Исходный анализ крови: эр.- 4.8110¹²/л, лейк.- 4.7510⁹/л (п/я-4%, с/я-45%, эоз.-6%, баз.- 0, мон.-8%), иммунол.показ.: ЦИК-0.08 ед, СН50- 26.2 ед, IgA-4.5 г/л, IgM-1.0 г/л, IgG-9.0 г/л, лимфоциты - 37%, СД 34+ - 0.08424%.

Затем в положении лежа на спине ей по ходу всего позвоночника линейно расположили 8 виброфонов от прибора Витафон на расстоянии 5 см друг от друга и одновременно через все виброфоны провели синфазное воздействие микровибрацией с непрерывно и плавно меняющейся частотой в звуковом диапазоне 0.03-18 кГц с периодом изменения частотного диапазона 12040 с и амплитудой 93 мкм в течение 5 мин без модуляции, а в последующие 5 мин с модуляцией частоты с периодом 0.90.4 с.

Через 3.5 часа проведенное исследование крови дало следующие результаты: эр. - 4.3410¹²/л, лейк. - 4.810⁹/л (п/я-4.85%, с/я-31%, эоз.-6%, баз.-0, мон. -2%), иммунол.показ.: ЦИК-0.045 ед, СН50-32.2 ед, IgA-4.5 г/л, IgM-1.0 г/л, IgG-9.0 г/л, лимфоциты-28%, СД 34+ клетки - 0.328%.

Как видно из результатов анализа крови, имеет место относительный прирост СД 34+ клеток в 3.9 раза. Содержание их определялось цитологическим анализом фракции мононуклеаров непрямым методом выявления по реакции с антителами фирмы DAKO техникой EnVision с последующей визуализацией по реакции с пероксидазой. Следует отметить, что при этом другие показатели крови практически не изменились. Наблюдаемые небольшие отклонения несущественны, поскольку все они оставались в пределах средних значений нормы.

Предлагаемый способ прошел апробацию у 10 человек - относительный прирост СД 34+ клеток у них через 3-4 часа составил от 2.51 до 4.4 (в среднем примерно в 3 раза).

По сравнению с известными способ имеет следующие преимущества.

1. Обеспечивает возможность управления кроветворением на принципиально новой физической основе, главным достоинством которой является неинвазивность воздействия в отличие от известных в настоящее время способов, неизбежно ухудшающих микроэкологию организма. Достигаемая кратность обогащения крови стволовыми клетками сопоставима с таковой в способе-прототипе, но достигается в отличие от него за значительно более короткое время.

2. Способ абсолютно нетоксичен для организма, что показано исследованиями основных показателей крови в разные промежутки времени после воздействия.

3. Впервые показана возможность индуцировать системную реакцию костного мозга, состоящую в механическом выводе костномозговых клеток в циркуляцию, путем дистанционного воздействия на него.

Способ разработан в отделе медицинской радиобиологии ЦНИРРИ совместно с фирмой "Микро ЭПМ", аппаратурно обеспечен и готов к внедрению в широкую медицинскую практику.