способ активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro
| Классы МПК: | A61M21/00 Прочие способы и устройства, вызывающие изменения в состоянии сознания; устройства для усыпления или прерывания сна механическими, оптическими или акустическими средствами, например для гипноза G01N33/483 физический анализ биологических материалов |
| Автор(ы): | Шушарджан Сергей Ваганович (RU), Шушарджан Рубен Сергеевич (RU) |
| Патентообладатель(и): | Шушарджан Сергей Ваганович (RU), Шушарджан Рубен Сергеевич (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2013-04-17 публикация патента:
10.06.2014 |
Изобретение относится к медицине и биологии, касается способа активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro. Осуществляют акустическое воздействие на кровь или ее фракции при температуре от 4 оC до 38оC, широкополосными колеблющимися акустическими сигналами в частотном диапазоне 16-20000 Гц с доминирующим уровнем звукового давления более 45 дБ, но менее 60 дБ и темпом 60-80 уд/мин, или последовательным чередованием акустических сигналов с доминирующим уровнем звукового давления 
45 дБ, темпом <60 уд/мин с акустическими сигналами, характеризующимися доминирующим уровнем звукового давления более 65 дБ, но менее 90 дБ и темпом >80 уд/мин. Предлагаемый способ позволяет активизировать рост лейкоцитарной массы и осуществить комплексную коррекцию состава крови. 4 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.
Формула изобретения
1. Способ активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro, включающий акустическое воздействие на кровь или ее фракции, осуществляемое при температуре от 4оC до 38оC, широкополосными колеблющимися акустическими сигналами в частотном диапазоне 16-20000 Гц с доминирующим уровнем звукового давления более 45 дБ, но менее 60 дБ и темпом 60-80 уд/мин, или последовательным чередованием акустических сигналов с доминирующим уровнем звукового давления 45 дБ, темпом <60 уд/мин с акустическими сигналами, характеризующимися доминирующим уровнем звукового давления более 65 дБ, но менее 90 дБ и темпом >80 уд/мин.
2. Способ по п.1, в котором акустическое воздействие осуществляют в течение от 10 до 300 минут.
3. Способ по п.1, в котором акустическое воздействие осуществляют через 2 и более транслятора.
4. Способ по п.3, в котором в качестве трансляторов используют наушники или акустические колонки.
5. Способ по п.3, в котором трансляторы располагаются вплотную к емкостям с облучаемой кровью или на расстоянии до 1 м, но не менее чем с двух сторон.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к медицине и биологии, касается способа активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro и может использоваться в научно-исследовательских центрах, лабораториях, станциях переливания крови, биотехнологических комбинатах и в различных лечебно-профилактических учреждениях.
Наиболее близким является способ коррекции состояния свертывающей системы крови человека (RU 2336098, МПК A61M 21/00, опубликовано 20.10.2008).
Известный способ музыкально-акустической коррекции свертывающей системы крови заключается в направленном изменении у пациента состояния свертывающей системы крови средствами музыкально-акустического воздействия на него, в качестве музыкального воздействия используют специально составляемые музыкально-акустические программы, а перед сеансом музыкально-акустической коррекции диагностируют показатели свертывающей системы крови и психофизиологическое состояние пациента, и по полученным результатам формируют программу музыкального воздействия, закодированную различными сочетаниями элементов музыкального языка и акустических сигналов в частотном диапазоне 20 Гц - 20000 Гц, при этом в осуществлении музыкально-акустической коррекции свертывающей системы крови используют два методологических подхода: прямое воздействие акустическими сигналами на кровь пациента in vitro с целью повысить показатели свертывающей системы крови у лиц с пониженными или нормальными показателями для снижения интенсивности или остановки кровотечения в случае травматических или послеоперационных ран и непосредственное воздействие на пациента рецептивным методом для лечебно-профилактического снижения показателей свертывающей системы крови у лиц, склонных к тромбообразованию, либо для повышения показателей свертывающей системы крови у лиц со сниженными показателями.
Недостатком данного способа является то, что при прямом воздействии акустическими сигналами на кровь пациента in vitro преследуется цель - повысить показатели свертывающей системы крови у лиц с пониженными или нормальными показателями для снижения интенсивности или остановки кровотечения в случае травматических или послеоперационных ран, при этом поставленная клиническая цель является узко ограниченной, не учитываются количественные и качественные изменения в клеточном составе крови in vitro, возникающие в ответ на музыкально-акустические воздействия, а следовательно, медико-биологический потенциал возникающих изменений недооценивается и неоправданно сужает возможности лечебно-профилактического применения способа.
Достигаемым техническим результатом являются активизация роста лейкоцитарной массы и комплексная коррекция состава крови в акустическом поле in vitro.
Способ осуществляется следующим образом.
У прошедших предварительное обследование пациентов осуществляют забор венозной крови, путем венепункции из локтевой вены в специальные банки, ампулы или полиэтиленовые мешки, заполненные стабилизирующим раствором, емкостью от 5 мл и выше, но не более 500 мл. При необходимости из цельной крови, используя существующие аппаратные методы, получают отдельные фракции клеток крови, например лейкоцитов или гемопоэтических стволовых клеток, которые перед процедурой также размещают в стерильные емкости со стабилизирующим раствором. Акустическое воздействие на емкость (емкости) с кровью или ее фракциями проводят при температуре от 4оC до 38оC в течение времени от 10 до 300 минут через 2 и более транслятора (наушники или акустические колонки), которые могут располагаться вплотную (рис.1) к емкостям или на расстоянии до 1 м, но не менее чем с двух сторон, при этом само воздействие может осуществляться: а) открытым способом (рис.1) или б) закрытым способом, под плотной сферой (рис.2) или внутри емкости, например термостата (для большей концентрации акустических волн). Для активизации жизнедеятельности и ускорения роста биомассы клеток крови in Vitro используются широкополосные колеблющиеся акустические сигналы в частотном диапазоне 16-20000 Гц, характеризующиеся доминирующим уровнем звукового давления более 45 дБ, но менее 60 дБ, с темпом 60-80 уд/мин, или последовательным чередованием акустических сигналов с доминирующим уровнем звукового давления 45 дБ, темпом <60 уд/мин с акустическими сигналами, характеризующимися доминирующим уровнем звукового давления более 65 дБ, но менее 90 дБ и темпом >80 уд/мин.
Для активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro может использоваться кровь практически здоровых людей с последующим применением полученного биоматериала в клинической практике и экспериментах. По показаниям может использоваться также кровь больных для последующей реинфузии, аутогемотерапии или для экспериментальных исследований.
Наиболее частыми показаниями для использования предлагаемой методики являются: 1) клиническая или экспериментальная необходимость увеличения лейкоцитарной массы крови в целом; 2) клиническая или экспериментальная необходимость увеличения массы отдельных популяций лейкоцитов: гранулоцитов, нейтрофилов, лимфоцитов и пр. 3) клиническая или экспериментальная необходимость увеличения массы гемопоэтических стволовых клеток.
Для объективной оценки эффективности способа активизации роста лейкоцитарной массы и комплексной коррекции состава крови в акустическом поле in vitro была осуществлена экспериментальная исследовательская программа.
Материалы и методы исследований.
Для исследований были отобраны 30 практически здоровых лиц различного возраста и пола.
У всех обследуемых лиц натощак из локтевой вены был осуществлен забор крови в количестве 20 мл. 3-5 мл крови, было использовано для морфологического и биохимического анализа исходных образцов. Оставшаяся кровь была распределена на 3 части по 5 мл, каждая из которых была размещена в соответствующие стерильные емкости со °°стабилизирующим раствором.
В экспериментальной серии кровь (30 пробирок) озвучивалась в течение 90 мин при температуре 23°С открытым способом широкополосными колеблющимися акустическими сигналами в частотном диапазоне 16-20000 Гц, характеризующимися доминирующим уровнем звукового давления более 45 дБ, но менее 60 дБ, с темпом 60-80 уд/мин, которые последовательно чередовались с акустическими сигналами с доминирующим уровнем звукового давления менее 45 дБ, темпом менее 60 уд/мин, а также с акустическими сигналами, характеризующимися доминирующим уровнем звукового давления более 65 дБ, но менее 90 дБ и темпом более 80 уд/мин. Музыкально-акустическая программа воздействия была записана на компакт-диск и транслировалась с помощью аппаратно-программного комплекса через студийные наушники, которые прилегали к емкостям с кровью.
В контрольной серии № 1 кровь тех же обследуемых лиц (30 пробирок) озвучивалась в течение 90 мин при температуре 23°C открытым способом, при этом использовали простые восходящие модулированные тоны до 22 кГц.
В контрольной серии № 2 кровь обследуемых лиц (30 пробирок) находилась в тех же условиях в течение 90 мин но без озвучивания.
По завершению эксперимента все образцы крови были подвергнуты повторному морфологическому и биохимическому исследованию.
Методы исследования.
Для акустических замеров экспериментальных музыкально-акустических программ был использован универсальный прибор Экофизика-110А (Россия).
Для исследований морфологического состава крови использовали гематологический анализатор Sysmex XE-2100, Sysmex Corporation (Япония).
Для исследований биохимических показателей крови использовали биохимический анализатор Stat Fax 3300 (США).
Результаты исследований обрабатывались методами вариационной статистики. При сравнении распределений различных показателей использовался U-критерий Манна-Уитни.
Результаты исследования
Особенности влияния музыкально-акустических воздействий на элементы лейкоцитарной системы крови представлены в таблице № 1.
В соответствие с данными таблицы № 2, после МАВ в экспериментальной серии морфологических анализов крови выявлены достоверные изменения следующих показателей белой крови:
WBC - общее число лейкоцитов возросло в 4,7 раза, достигнув показателя 20,6±10,73 109 /L (полученное эмпирическое значение Uэмп(9) находится в зоне значимости р 0,01).
NE - число нейтрофилов увеличилось с 3,0±1,17 109/L в 4,7 раза (полученное эмпирическое значение Uэмп(10.5) находится в зоне значимости р 0,01).
SEG - число сегментоядерных лейкоцитов с уровня 2,94±1,16 109/L возросло в 4,5 раза (полученное эмпирическое значение Uэмп(11.5) находится в зоне значимости p 0,01).
| Таблица 1 | ||||
| Динамика средних значений показателей лейкоцитарной системы крови после музыкально-акустических воздействий (МАВ) | ||||
| Экспериментальная серия | Контроль-1 | |||
| ПОКАЗАТЕЛИ | До МАВ | После МАВ | До МАВ | После МАВ |
| WBC 109/L | 4.41±0.29 | 20.6±10.73 | 6.51±0.29 | 6.49±0.28 |
| NE 109/L | 3.0±1.17 | 14.07±8,18 | 3.73±0.09 | 3.72±0.14 |
| SEG 109/L | 2.94±1.16 | 13.27±7.98 | 3.7±0.06 | 3.65±0.14 |
| EO % | 4.65±3.45 | 5.38±3.57 | 2.56±0.36 | 2.51±0.2 |
| BA % | 0.41±0.29 | 7.6±2.16 | 0.22±0.06 | 0.21±0.03 |
| LY 109/L | 0.72±0.59 | 2.84±2.24 | 1.98±0.16 | 2.09±0.14 |
| MO 109/H | 0.52±0.21 | 0.88±0.39 | 0.56±0.04 | 0.55±0.05 |
| ImGr % | 0.42±0.31 | 7.7±2.04 | 0.22±0.06 | 0.21±0.06 |
| BAND % | 0.92±0.30 (1) | 3.72±2.15 | 0.36±0.21 | 0.28±0.09 |
BA - процентное содержание базофилов по отношению к исходному уровню 0,4±0,29% увеличилось в 18,5 раз (полученное эмпирическое значение Uэмп(1) находится в зоне значимости р 0,01).
LY - число лимфоцитов увеличилось 3,9 раза, достигнув уровня 2,84 109/L (полученное эмпирическое значение Uэмп(12.5) находится в зоне значимости p 0,01).
Существенно увеличились показатели процентного содержания незрелых клеток:
ImGr - в 18, 3 раза с исходного уровня 0,42±0,31 (полученное эмпирическое значение Uэмп(1) находится в зоне значимости p 0,01);
BAND - в 4,04 раза с исходного уровня 0,92±0,30 (полученное эмпирическое значение Uэмп (7) находится в зоне значимости p 0,01).
Изменения в показателях моноцитов и эозинофилов были недостоверными.
В контрольных сериях № 1 и № 2 выявлены несущественные колебания показателей белой крови (p 0,05).
Реакция показателей эритроцитарной системы крови после МАВ представлена в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Динамика средних значений показателей эритроцитарной системы крови после музыкально-акустических воздействий. | ||||
| Экспериментальная серия | Контроль-1 | |||
| ПОКАЗАТЕЛИ | До МАВ | После МАВ | До МАВ | После МАВ |
| RBC 1012 /L | 4.52±0.5 | 4.63±0.57 | 5.09±0.4 | 5.02±0.06 |
| HGB g/L | 136.9±18.16 | 135.6±18.3 | 150.4±17.92 | 149.9±17.94 |
| HCT % | 40.63±5.00 | 41.34±5.19 | 44.79±5.61 | 44.21±5.22 |
| MCV fL | 89.84±4.53 | 89.5±5.15 | 88.04±0.32 | 87.86±0.08 |
| MCH Pg | 30.25±1.81 | 29.32±1.66 | 29.56±0.27 | 29.8±0.15 |
| MCHC g/L | 336.6±4.6 | 328.8±5.1 | 335.8±4.12 | 340.3±4.11 |
| RDW % CV | 12.73±0.91 | 14.69±1.28 | 11.55±0.1 | 11.51±0.21 |
Как следует из данных таблицы 2, эритроцитарная система оказалась довольно инертной к акустическим воздействиям, т.к. из 7 исследуемых показателей, достоверные изменения были выявлены только в экспериментальной серии по двум показателям:
MCHC - показатель средней концентрации гемоглобина в эритроцитах снизился на 2% с 336.6±4.6 до 328.8±5.1 g/L (полученное эмпирическое значение Uэмп(14) находится в зоне значимости p 0,05);
RDW - коэффициент вариации среднего объема эритроцитов, напротив, возрос на 15% с 12.73±0.91 до 14.69±1.28% (полученное эмпирическое значение Uэмп (10,5) находится в зоне значимости p 0,01).
В контрольных сериях № 1 и № 2 выявлены несущественные колебания показателей эритроцитарной системы крови (p 0,05). Динамика отдельных биохимических показателей крови после МАВ представлены в таблице № 3.
| Таблица 3 | ||||
| Динамика биохимических показателей крови после музыкально-акустических воздействий | ||||
| Экспериментальная серия | Контроль-1 | |||
| ПОКАЗАТЕЛИ | До МАВ | После МАВ | До МАВ | После МАВ |
| Total Protein 65-85 gl | 68.52±1.16 | 72.27±1.09 | 71.5 | 71.7 |
| HDL 1.05-2.10 umoll | 1.41±0.03 | 1.48±0.03 | 1.47 | 1.47 |
| Total Bilirubin 5.0-21 umoll | 4.13±0.68 | 2.23±1.02 | 4.25±0.91 | 3.68±0.79 |
| ALT 1.6-40.0 Ul | 13.26±0.52 | 14.93±0.98 | 13.61±0.90 | 13.57±0.58 |
| AST 1.6-37.0 Ul | 121.37±3.22 | 27.77±2.7 | 19.04±1.21 | 20.01±0.71 |
| LDH 0.0-248.0 Ul | 188.02±16.06 | 321.57±22.91 | 147.33±4.41 | 149.62±21.43 |
| Glucose 3.90-6.10 mmoll | 4.09±0.11 | 2.35±0.23 | 5.26±0.82 | 5.06±0.48 |
В соответствии с данными таблицы 3, в экспериментальной серии анализов произошли следующие достоверные изменения биохимических показателей крови:
Total Protein - общий белок от исходного значения 68.52±1.16 gl возрос на 5,5% (полученное эмпирическое значение Uэмп (0) находится в зоне значимости p 0,01);
HDL - уровень HDL-холестерола (липопротеиды высокой плотности) от исходного значения 1,41±0,03 umoll увеличился на 5% (полученное эмпирическое значение Uэмп (1,5) находится в зоне значимости p 0,01);
Total Bilirubin - общий билирубин снизился со значения 4.13±0.68 umoll в 1,9 раза (полученное эмпирическое значение Uэмп(5,5) находится в зоне значимости p 0,01);
ALT - уровень аланинаминотрансферазы вырос на 12,6% от исходного значения 13.26±0.52 Ul (полученное эмпирическое значение Uэмп(7) находится в зоне значимости p 0,01);
AST - значение аспартатаминотрансферазы увеличилось от 21.37±3.22 Ul на 29,9% (полученное эмпирическое значение Uэмп(7) находится в зоне значимости p 0,01);
LDH - показатель лактатдегидрогеназы от значения 188.02±16.06 Ul вырос на 83% (полученное эмпирическое значение Uэмп(0) находится в зоне значимости p 0,01);
Glucose - уровень глюкозы снизился с 4.09±0.11 до 2.35±0.23 mmoll, что составило 43% (полученное эмпирическое значение Uэмп(0) находится в зоне значимости p 0,01).
В контрольных сериях № 1 и № 2 выявлены несущественные колебания вышеприведенных биохимических показателей крови (p 0,05).
Динамика уровня микроэлементов в плазме крови после МАВ представлена в таблице № 4.
| Таблица 4 | ||||
| Динамика уровня микроэлементов в плазме крови после МАВ | ||||
| Экспериментальная | Контроль-1 | |||
| ПОКАЗАТЕЛИ | До МАВ | После МАВ | До МАВ | После МАВ |
| Iron 6.6-28.3 mmoll | 8.81±0.17 | 9.97±0.35 | 8.23±0.13 | 8.79±0.19 |
| Phosphorus 0.81-1.45 mmoll | 1.34±0.06 | 1.45±0.09 | 1.39±0.04 | 1.37±0.02 |
| Magnium 0.7-1.00 mmoll | 0.93±0.04 | 1.04±0.05 | 0.94±0.04 | 0.9±0.06 |
| Na 136.0-146.0 mmoll | 136.58±0.47 | 33.68±0.55 | 137.24±0.4 | 136.67±0.77 |
| К 3.50-5.10 mmoll | 5.19±0.12 | 8.77±0.21 | 4.22±0.02 | 4.16±0.1 |
Как следует из данных, представленных в таблице 4, показатели уровня содержания микроэлементов плазмы крови в экспериментальной серии исследований претерпели существенные изменения.
Iron - показатель содержания железа вырос на 13% с 8.81±0.17 до уровня 9.97±0.35 mmoll (полученное эмпирическое значение Uэмп(0) находится в зоне значимости p 0,01).
Phosphorus - уровень фосфора вырос на 8% со значения 1.34±0.06 до 1.45±0.09 mmoll (полученное эмпирическое значение Uэмп(7,5) находится в зоне значимости p 0,01).
Magnium - уровень магния вырос на 12% с 0.93±0.04 до 1.04±0.05 mmoll (полученное эмпирическое значение Uэмп(3) находится в зоне значимости p 0,01).
Na - снижение показателя натрия с 146.58±0.47 до 133.68±0.55 mmoll составило 9% от исходного уровня (полученное эмпирическое значение Uэмп(0) находится в зоне значимости p 0,05).
K - значение калия выросло с 5.19±0.12 до 8.77±0.21 mmoll, что составило 69% от исходного уровня (полученное эмпирическое значение Uэмп(0) находится в зоне значимости p 0,01).
В контрольной серии исследований № 1 достоверные изменения произошли только по уровню содержания железа на 6,3% от исходного уровня с 8.23±0.13 до 8.79±0.19 mmoll (полученное эмпирическое значение Uэмп(16,5) находится в зоне значимости p 0,05).
В контрольной серии исследований № 2 существенных изменений не установлено.
Обсуждение полученных результатов
В результате произведенных исследований установлено, что музыкально-акустические воздействия на кровь in vitro, использованные в экспериментальной серии опытов, оказывают существенное влияние на клеточный состав и биохимические показатели крови. Так общее число лейкоцитов возросло в 4,7 раза, число нейтрофилов - в 4,7 раза, число сегментоядерных лейкоцитов в 4,5 раза, процентное содержание базофилов по отношению к исходному уровню увеличилось в 18,5 раз, число лимфоцитов - в 3,9 раза.
За счет каких ресурсов и механизмов столь существенно возрос уровень практически всех видов зрелых лейкоцитов в пробирках экспериментальной серии, не способных в обычных условиях к делению? Нет ли здесь противоречия?
Установлено, что из всех видов зрелых клеток крови только лейкоциты могут приобрести способность к делению, которая проявляется у них исключительно в культурах in vitro и вновь исчезает при попадании внутрь организма в кровяное русло.
Причем в условиях наших экспериментов сами лейкоциты могли получить как физические, так и химические активизирующие стимулы. К физическим факторам мы относим сами широкополосные акустические сигналы, сопровождающиеся инфразвуками, различные частоты которых могут влиять непосредственно на клетки и внутриклеточные структуры, вызывая активизацию жизнедеятельности, которая усиливается одновременно возникающими механическими колебаниями крови, являющейся, как известно, жидкостью. Эти сложные колебания могут приводить к лизису некоторой части клеток крови, что способствует выделению в плазму внутреннего химического содержимого клеток, в том числе так называемых факторов роста, которые содержатся в тромбоцитах. В наших более ранних работах было показано, что акустические сигналы влияют на свертывающую систему крови in vitro (RU 2336098, МПК A61M 21/00, опубликовано 20.10.2008) и на электрохимические показатели воды, о которых судят по изменениям концентрации супероксидного и пероксидного ион-радикалов (RU 2195655, G01N 33/48 опубликовано 27.12.2002), составляющей 90-92% плазмы крови. Весь этот комплекс физико-химических процессов, очевидно, способствует усилению проницаемости клеточных мембран, что в совокупности с лизисом части клеток, приводит в итоге к повышению уровня содержания общего белка, микроэлементов (железо, фосфор, марганец, калий и др.) и ферментов (ALT, AST и др.) в крови, которое мы и выявили в наших экспериментах.
Такая химически активная среда, находящаяся в акустическом поле, является комплексным стимулом для усиленного деления зрелых лейкоцитов всех форм.
Однако, на наш взгляд это не единственный источник увеличения клеточной массы. Как известно, в периферической крови постоянно циркулирует некоторое количество стволовых гемопоэтических клеток. Мы полагаем, что стволовые клетки, находящиеся в крови in vitro, также внесли свою лепту в столь существенный рост числа лейкоцитов. Прямым доказательством данной гипотезы является увеличение показателей процентного содержания незрелых клеток: BAND - в 4,04 раза, а незрелых гранулоцитов (ImGr) - в 18, 3 раза от исходного уровня.
Косвенным подтверждением является снижение показателя средней концентрации гемоглобина в эритроцитах (МСНС) на 2%, которое может быть объяснено ростом объема эритроцитов. В свою очередь, рост коэффициента вариации среднего объема эритроцитов (RDW) на 15% может быть объяснен присутствием нескольких популяций эритроцитов, что вряд ли возможно в условиях нашего эксперимента без участия стволовых клеток.
И, наконец, снижение уровня глюкозы в крови на 43% говорит о том, что увеличение клеточной массы лейкоцитов потребовало значительных энергетических ресурсов.
При этом в контрольной серии № 1, где на кровь воздействовали простыми восходящими модулированными тонами до 22 кГц, из исследуемых показателей достоверно изменился только один, возрос уровень содержания железа на 6,3% от исходного уровня, остальные колебания показателей были на уровне значимости p 0,05.
В контрольной серии № 2, где кровь не подвергалась акустическому воздействию, особой динамики показателей крови к исходному состоянию не установлено.
Выводы. Предлагаемый способ воздействия на кровь в акустическом поле in vitro вызывает активизацию роста лейкоцитарной массы и °комплексную коррекцию состава крови.
Класс A61M21/00 Прочие способы и устройства, вызывающие изменения в состоянии сознания; устройства для усыпления или прерывания сна механическими, оптическими или акустическими средствами, например для гипноза
Класс G01N33/483 физический анализ биологических материалов
