Раз в месяц мы отправляем дайджест с самыми популярными статьями.

Механизмы действия медицинского озона

Саногенетическое значение озона в медицине связано с его высоким окислительно-восстановительным потенциалом, сопровождающим антибактериальное, вирицидное, фунгицидное действие, а также способствующим окислительной детоксикации организма пострадавшего.

На уровне целостного организма физиологические и лечебные эффекты озона проявляют себя в повышении интенсивности биоэнергетических процессов, активации систем детоксикации, биосинтетических. регенераторных процессов. В основе многофакторных механизмов лечебного действия озона при патологии  лежат как его прямые реакции с органическими субстратами (углеводами, белками и липидами), модулирующие преобразование этих субстратов до конечных биологически активных продуктов  в организме, так и опосредованное влияние на гомеостаз благодаря образовавшимся озонидам (продуктам взаимодействия с жирными кислотами и липопротеинами), являющимися носителями активного кислорода в сосудистом русле. Озонирование этих разнообразных субстратов при физиологическом уровне  рН ведет к образованию сложного и гетерогенного каскада компонентов. Озониды обеспечивают организму некоторый пролонгированный запас активного кислорода для поддержания аэробного метаболизма и необходимого уровня энергетических субстратов. Этим же  путём моделируется непосредственно в сосудистом русле работа монооксигеназных систем.

Высокие скорости взаимодействия озона с аминокислотами способствуют более сбалансированному развитию компенсаторно-приспособительных реакций организма в условиях патологии. Местная кислородно-озоновая терапия приводит к ускоренному очищению ран от некротических тканей без некрэктомии, лизису участков некротических тканей без применения ферментативных препаратов; обеспечивает сохранение жизнеспособных тканей паранекротической зоны, быстрое устранение боли и отёка, сокращение сроков эпителизации.

Системная озонотерапия сопровождается реактивацией кислородного гомеостаза, повышением антиокислительной активности плазмы крови, улучшением периферического кровообращение и микроциркуляции, коррекцией системы гемостаза,  дегидратационным, противовоспалительным, иммуномодулирующим и детоксикационным эффектами.

Бактерицидное, вирицидное, фунгицидное действие озона

Среди биологических эффектов озона традиционно первое место занимает бактерио- фунги- и вирицидный эффект озона. Это прямое действие озона проявляется при наружном применении его различных модификаций, особенно в высоких концентрациях. При этом в отличие от многих известных антисептиков озон не раздражает и не разрушает покровные ткани человека в связи с тем, что в противоположность микроорганизмам многоклеточный организм человека обладает мощной антиоксидантной системой защиты.

Первичной мишенью озона являются мембраны клеток, а также органические субстраты плазмы. Озониндуцированная модификация внутриклеточного содержимого (окисление цитоплазматических белков, нарушение функций органелл), вероятно, опосредована действием вторичных окислителей — продуктов озонолиза мембранных липидов. Действие озона на мембраны адресуется, в первую очередь, более полярным участкам. Это не связано с более высоким сродством озона к ним, а с большей их доступностью со стороны внеклеточной водной фазы. Непосредственной причиной гибели бактерий при действии озона являются локальные повреждения плазматической мембраны, приводящие к утрате жизнеспособности бактериальной клетки и (или) способности ее к размножению. У дрожжей главная причина – нарушение внутриклеточного гомеостаза как следствие нарушения барьерных свойств плазматической мембраны. При электронно-микроскопических исследованиях обнаружено образование поперечных сшивок белок-белок, белок-липид, в процессах ПОЛ под действием озона. Одним из сшивающих агентов может быть малоновый диальдегид. Это подтверждается тем, что при летальной дозе для Candida продольные сколы мембран замещаются поперечными, что приводит к быстрому изменению ультраструктуры плазматической мембраны. Важно, что молекулы озона взаимодействуют не только с компонентами поверхностной мембраны, но, изменяя ее проницаемость, приводят через 10-20 минут к разрушению внутриклеточных органелл.

Нельзя исключить и тот механизм, который живые организмы используют для ликвидации чужеродных антигенов, и заключающийся в действии свободных радикалов кислорода, образующихся при разложении озона в водной среде. Именно наличием высокореакционного гидроксильного радикала (ОН) объясняется губительное действие озона на большинство микроорганизмов.

По данным микробиологических исследований озон способен убивать все известные виды грамм- положительных и грамм- отрицательных бактерий, включая синегнойную палочку и легионеллу, все липо- и гидрофильные вирусы, в том числе вирусы гепатита А, В, С, споры и вегетативные формы всех известных патогенных грибов и простейших (Carpendalle M. T., Griffis G., 1993). По свидетельству ряда авторов озон в концентрациях от 1 до 5 мг/л приводит к гибели 99,9% E.coli, Streptococcus faecalis, Mycobacterium tuberculosum, Сryptosporidium parvum, Varavium и др. в течении 4-20 минут.

При концентрации 0,1 мг/л даже для уничтожения весьма стойких спор Penicilium notatum требуется 15 — 20 минут.

Продемонстрировано повышение чувствительности бактерий к бактерицидному действию комплемента при воздействии озона. Растворы озона очень эффективны по отношению к Staphylococcus aureus, устойчивого к метициллину. Эти же авторы обнаружили мощное вирусолитическое действие против энтеровирусов и вируса полимиелита.

Важнейшим открытием явилось обнаружение антивирусного эффекта озона на культуре лимфоцитов, зараженной HIV-1, Freberg, Carpendade в 1988 году. В 1989 году Wagner подтвердил полученные результаты. В исследовании Roy, Englebrecht в 1982 году полиовирус-1 был подвергнут воздействию 0,21 мг/л озона при рН=7,2. По прошествии 30 секунд 99 % вирусов были инактивированы (они потеряли способность к размножению в клет­ке-хозяине). При анализе вирусных компонентов обнаружено повреждение полипептидных цепей и протеинов оболочки, что могло приводить к нарушению способности вирусов прикрепляться к клеткам и расщеплению одной нити РНК на две части, подрывая сам фундамент функции размножения. Доказано, что при озонировании повреждается вирусный капсид (Т. Саннен, 1989). Капсулированные вирусы более чувствительны к действию озона, чем некапсулированные. Это объясняется тем, что капсула содержит много липидов (например, у вируса герпеса — до 22%), которые легко взаимодействуют с озоном (R.Viebahn, 1991)

Механизм инактивации вируса HIV объясняется следующими моментами:

  1. частичное разрушение оболочки вируса, потеря им своих свойств;
  2. инактивация фермента обратной транскриптазы, в результате, чего    ингибируется процесс транскрипции и трансляции вирусных белков и соответственно, образование новых клеток;
  3. нарушение способности вирусов соединяться с рецепторами клеток-мишеней.

Механизмы действия озона

Противовирусное действие озона

Воздействие озона на мицелий патогенных грибов изменяет сначала внешние структуры мицелия (цитоплазматическая мембрана), а затем в процесс вовлекаются внутриклеточные мембранные структуры и органеллы. В результате этого воздействия гифы патогенных грибов становятся плоскими, перекрученными и сморщенными, в них возникают дефекты клеточной стенки вплоть до полной деструкции всех компонентов клеточной структуры грибов.

При введении низких концентраций озона в кровь посредством различных технологий антивирусный эффект обусловлен более сложными механизмами. Даже незначительное количество окислителя, существующего в виде озонидов приводит к следующим последствиям: 1) частичное разрушение оболочки вируса и потеря им своих свойств; 2) инактивация у вирусов фермента обратной транскриптазы, в результате чего ингибируется процесс транскрипции и трансляции белков и, соответственно, образование новых клеток вируса; 3) нарушение способности вирусов соединяться с рецепторами клеток-мишеней. По данным Viebahn R. (1994), электрофильная молекула озона может реагировать с парой свободных электронов азота в N- ацетилглюкозамине, который обнаруживается в вирусных акцепторах клетки-хозяина; это снижает чувствительность клеток к вирусам и устраняет феномен зависимости. Причем установлено, что озон может инактивировать вирус как экстракорпорально, так и внутри клеток.

Кроме того, многие инфекции, сопровождающие HIV, оказались устойчивыми к антибиотикам, но способными инактивироваться озоном в концентрациях, не токсичных для клеток организма.

Важную роль играет влияние озона на неспецифическую систему защиты организма (активация фагоцитоза, усиленный синтез цитокинов — интерферонов, тумор- некрозирующего фактора, интерлейкионов), а также компонентов клеточного и гуморального иммунитета.

Бактерицидный эффект озонированного растительного масла обусловлен наличием озонидов, образующихся в реакциях озона по месту расположения двойных связей в жирной кислоте. Полагают, что за счет кислородной связи озонид ненасыщенной жирной кислоты “садится“ на рецептор для микроорганизмов и блокирует его. Наибольшим бактерицидным эффектом обладает масло с пероксидным числом 2,5- 3 тыс. Но даже при разведении масляного раствора в 10, 20, 50 и 100 раз оно сохраняет стерилизующий эффект в отношении микроорганизмов. Обнаружен эффект озонированного масла на культуру T. rubrum, T. interdigitale, M. cfnis, плесневые и дрожжеподобные грибы рода Саndida. Терапевтическая эффективность представлена при микозе стоп, онихомикозе, кандидозе кожных складок, паховой эпидермофитии (Суколин Г. И. и др., 1992).

Активация метаболизма

В результате исследований, проведенных в последние годы, установлено, что использование озона усиливает потребление глюкозы тканями и органами, уменьшает содержание недоокисленных метаболитов в плазме (.(Перетягин С.П..1991;Viebahn R. 1994), уменьшает частоту дыхания, увеличивает дыхательный объем и потребление кислорода.

В течение многих лет проводились исследования биохимических процессов, активность которых оказалась чувствительной к очень низким дозам озона при любом способе введения в организм. Объектом изучения явились экспериментальные животные, цельная кровь, изолированные органы.

Метаболические эффекты озона

(Схема из доклада проф. К. Н. Конторщиковой «Метаболические эффекты озона», 2005)

Наиболее полно изучены реакции озона с ненасыщенными жирными кислотами.

В наших экспериментах в условиях in vitro с плазмой крови человека оценено влияние озонированного физиологического раствора, обработанного газовой смесью с концентрацией озона 800 мкг/л. Число двойных связей измерялось с помощью прибора анализатора двойных связей, разработанного в НИИ химической физики АН РФ. В исходном состоянии содержание двойных связей составляет 2,4×10-2 моль/л. Через 5 минут взаимодействия с озонированным раствором величина снизилась до 2,2, а через 40 минут упало в 2 раза. Увеличение в 2-3 раза объема озонированного раствора вызывало уменьшение числа двойных связей в 2 раза уже через 5 минут. Изменению числа двойных связей соответствовало снижение в плазме крови в 2-3 раза процентного содержания ненасыщенных жирных кислот – С 20:4; С 20:3; С 18:3;С18:2 при значительном увеличении моноеновой кислоты С16:1 и насыщенных- С14:0; С15:0; С16:0. Влияние озонированных растворов на индекс ненасыщенности можно объяснить реакциями по месту расположения двойных связей в жирных кислотах, что приводит к их разрыву и укорочению или к образованию соответствующих продуктов (Конторщикова К.Н. 1992) в сторону увеличения более короткоцепочечных жирных кислот. 13- дипольное присоединение озона к двойной связи приводит к образованию озонидов. В виду плотной упаковки липидов и белков в биомембранах, именно плазматические мембраны выступают основной мишенью действия озона на клетку (Конев С.В., Матус В. К., 1992). Учитывая высокое содержание ненасыщенных жирных кислот и их эфиров, большая часть вводимого озона расходуется на реакции с -С=С- связями с образованием биологически активных функциональных групп — озонидов. Японскими учеными в условиях in vitro с помощью метода Н — ЯМР показано, что при озонировании оливкового масла двойная связь в триглицеридах преобразуется в озониды без продуктов деградации озонидов (альдегиды и карбоксильные кислоты). С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии возможна количественная оценка данных соединений (Miura T., Suzuki S. 2001).

Поскольку вводимые в состав крови или физиологического раствора дозы озона настолько малы по сравнению с многочисленными объектами в организме, это не дает возможность объяснить эффект озонотерапии через непосредственные реакции его со всеми мембранами. По всей видимости, включается триггерный механизм озонидов, запускающий синтез различных биологически активных веществ или активацию первостепенных ферментов.

К настоящему времени известны два основных пути запуска внутриклеточных реакций сопровождающихся определенным физиологическим ответом:

  1. через взаимодействие гормонов с рецепторами;
  2. через изменение структуры липидного бислоя мембран с последующим включением системы внутриклеточных вторичных мессенджеров, передающих сигнал на геном.

Взаимодействием с липидными компонентами клеточных мембран и образованием в результате озонолиза на мембранах различных соединений, в том числе и озонидов, можно объяснить регуляторные эффекты озона. Именно фосфолипиды мембран выполняют функцию связующего звена между рецепторами мембран и первым вторичным месенджером — аденилатциклазной системой, контролирующей липазную и фосфолипазную активность.

Были проведены исследования уровней вторичных мессенджеров —
циклической АМФ (ц-АМФ) и циклической ГМФ (ц-ГМФ) на различных экспериментальных моделях in vivo. В результате подтверждена роль этих уникальных соединений в компенсаторных реакциях клеток на экстремальные воздействия. Так, в печени крыс с перевитой саркомой-45 имело место повышение уровней АТФ и ц-АМФ, что можно объяснить быстрым восстановлением синтетической и детоксикационной функции этого органа при введении животным озона. Нормализация обменных процессов в печени играет важную роль в подавлении злокачественного роста (Щербатюк T.Г. (1997), Гончарова Т.А. (1998).

В ткани головного мозга крыс основные изменения и их коррекции были связаны с уровнем ц-ГМФ и ГТФ. Увеличение ц-ГМФ активирует протеинкиназу, которая, в свою очередь, обеспечивает фосфорилирование ряда белков гладкой мускулатуры. В результате этого процесса происходит расслабление гладких мышц и увеличение диаметра сосудов головного мозга, что повсеместно наблюдается в клинической практике при использовании озона (Котов С.А 2000).

При введении даже очень низких доз озона отмечается быстрая интенсификация ферментов, катализирующих процессы окисления углеводов, липидов и белков с образованием энергетического субстрата АТФ.

На усиление аэробных реакций в процессе введения озона указывают многие авторы. Во-первых, показана активация ферментов гексозо-монофосфатного шунта и цикла Кребса, бета-окисления жирных кислот, установлено повышение уровней АТФ и КФ как в экспериментах на изолированных органах, так и на целостном организме.

На активацию сопряжения дыхательных процессов с окислительным фосфорилированием указывает повышение активности протонной АТФ-азы в митохондриях миокарда. В наших экспериментах на модели клинической смерти крыс при коррекции гипоксических нарушений метаболизма с использованием озона обнаружено достоверное увеличение активности этого фермента, по сравнению с гипоксией (Конторщикова К.Н. 1992).

При озонировании отмечается сдвиг равновесия между восстановленным и окисленным НАД в сторону окисленной формы, крайне необходимой для осуществления процессов бета-окисления жирных кислот. Образующийся при этом ацетилкоэнзим А включается в цикл Кребса. НАД играет важную роль в окислении и декарбоксилировании пирувата. В результате многими авторами отмечено снижение уровней липидов, углеводов, ряда недоокисленных продуктов.

Наиболее полно изучено влияние озона на биохимические процессы в эритроцитах, что объясняется простотой модели. В то же время этот объект имеет немаловажное значение в связи с тем, что в медицинской практике достаточно широко использована методика парентерального введения озона в кровь. Запуск кислород-зависимых реакций в эритроцитах осуществляется образованием в липидном бислое мембран клеток озонидов. ПНЖК в мембране разрыхляют липидный бислой и тем самым обусловливают определенную эластичность мембраны, перегиб молекулы по месту двойной связи служит активным центром для взаимодействия с молекулой озона. По всей вероятности, это до сих пор единственная известная реакция, которая позволяет пероксидам поступать в клетку. Несмотря на высокие реакционные способности озона, полярная структура молекулы не позволяет ему проникнуть через клеточную мембрану. Поэтому внутриклеточные реакции озона исключены. Озонолиз клеточной мембраны эритроцитов ведет через расщепление цепей ненасыщенных жирных кислот к образованию гидрокси-гидропероксидов. Пероксиды проникают во внутриклеточное пространство (по крайней мере частично) и тем самым влияют на метаболизм эритроцитов. Их накопление предотвращается важнейшим антиоксидантом — восстановленным глутатионом. В работах Chow С.K et all (1981), Rokitansky O. (1982), показано увеличение активности глутатионовой системы, формирующей внутриклеточную антиоксидантную защиту организма против активации свободно-радикальных реакций.

Результатом окисления сульфгидрильных групп (SH) является накопление окисленной формы глутатиона (GSSG) и сдвиг соотношения восстановленной и окисленной фракций глутатиона. Rokitansky O. (1982) показано, что донором протонов для восстановления окисленного глутатиона является НАДФ H2, образующийся вследствие приведенного в действие для поддержания динамического равновесия окисленного и восстановленного глутатиона (1:500) пентозофосфатного шунта. Помимо глутатиона НАДФ Н2 восстанавливает и другие внутриклеточные антиоксиданты, и прежде всего витамин Е и аскорбиновую кислоту.

В свою очередь, пентозофосфатный шунт способствует усилению гликолиза и метаболизма глюкозы.

Механизм взаимодействия озона с эритроцитами

Механизм взаимодействия Оз с эритроцитами «Эритроцитарный механизм Рокитанского».

Rokitansky O. (1982) в условиях in vitro было показано снижение уровня глюкозы в плазме крови. В проведенных позднее наших собственных экспериментах in vitro и in vivo были подтверждены полученные данные. Особенно четко это проявляется у больных сахарным диабетом (Павловская Е. Е., 1998).

Образованный в ходе пентозофосфатного шунта НАДН2 окисляется в НАД. В результате посредством активации ферментативных реакций значительно повышается уровень 1,3-дифосфоглицерата. Следствием любого повышения 1,3-ДФГ является повышение уровня 2,3-ДФГ. Таким образом, в результате озонолиза пероксиды индуцируют каскад реакций, которые в конечном итоге приводят к повышению уровня 2,3- ДФГ и увеличению числа ионов водорода. Именно повышение уровня 2,3-ДФГ выполняет ключевую функцию в лечебном эффекте озона:

механизм действия озона

Повышение уровня 2,3-ДФГ облегчает высвобождение кислорода из окисленного гемоглобина. В работах Rokitansky O. (1982) в 90% случаев было установлено значительное повышение этого соединения. Длительные исследования по измерению газов крови выявили снижение рО2 с нормы (40 мм рт ст) до 20 мм рт ст и даже ниже. Это означает, что в тканях, страдающих от недостаточности кровоснабжения высвобождается больше кислорода — эффект, которого невозможно достичь с помощью медикаментов. Дополнительное увеличение числа ионов водорода за счет повышенной буферной емкости окисленного гемоглобина имеет также дезоксигенирующий эффект, известный как «бор-эффект’.

Эффекты озона в кровеносном русле

В работах Бояринова Г.А.(1999) было показаны морфометаболические эффекты озона в кровеносном русле у больных, кардиохирургического профиля, которым во время коррегирующих операциях на сердце выполнялось озонированное искусственное кровообращение.

Активация метаболических процессов способствует накоплению в эритроцитах макроэргических соединений — АТФ. В результате восстанавливается активность транспортных помп, в том числе, как показано нашими исследованиями, K-, Na-ATФ-aзы. В результате нормализуется концентрация внутри- К+) и внеклеточных (Na+) катионов, восстанавливается электрический потенциал покоя клетки, ее заряд и, отсюда, адгезивная и агрегационная активность клеток, определяющие реологические свойства крови. Кроме того, образование в липидном бислое мембран пероксидов снижает вязкость липидного бислоя мембраны. В наших исследованиях обработка озоном определенной концентрации суспензии эритроцитов снижала вязкость липидного бислоя мембран, что продемонстрировано методом флуоресценции с использованием зонда пирена.  При этом отмечалось увеличение деформабельности эритроцитов, которая оценивалась методом пипеточной аспирации по измерению изотропного натяжения и упругости мембран (Перетягин С.П.1991; Koнторщикова К.Н. 1992, Koкшаров И. А., 1992). Деформабельность эритроцитов зависит от состояния спектрин-актиновой сети и ее взаимодействия с липидным бислоем. Суммарным результатом явилось отмечаемое улучшение реологических свойств крови (Тарасова А.И. 1991), что является важной составной частью эффективности озонотерапии.

Более точные результаты по нормализации структуры эритроцитов под действием озона получены Бархоткиной Т. М. (2001 г.) с использованием голографической интерференционной микроскопии. В данном исследовании показано, что после введения озонированного физиологического раствора в вену больных с нейросенсорной тугоухостью уменьшается число патологически измененных деструктивных форм, агрегирующих клеток, эритроциты приобретают выраженную двояковогнутую форму, причем терапевтический эффект более выражен при максимальных первоначальных патологических отклонениях в форме эритроцитов. На кровь здоровых доноров с выраженной двояковогнутой формой эритроцитов введение озона не оказывало влияние. Восстановление формы эритроцитов после озонотерапии приводило к увеличению его поверхности при данном объеме и, соответственно, повышению их функциональной способности.

Одним из предполагаемых эффектов озона на реологические свойства крови является активация им NO-синтетазы. Этот фермент находится в эндотелиальных клетках и его активация является результатом взаимодействия озона с сосудистой стенкой. В настоящее время достаточно полно изучены вазодилатационные свойства радикала азота как фактора эндотелиальной релаксации. Все вместе взятое лежит в основе улучшения микрогемоциркуляции и реологических свойств крови, увеличении кислородной емкости плазмы и отдачи оксигемоглобином кислорода клеткам и, вследствие важности этих противогипоксических механизмов, снижении степени выраженности тканевой гипоксии (Перетягин С.П., 1991; Конторщикова К.Н., 1992).

Биосинтез

Одним из механизмов оптимизации микроциркуляции на фоне озонотерапии является модуляция синтеза простагландина ПГЕ1 под влиянием озонолиза внутренней среды организма (Перетягин С. П. и соавт., 2007)

Озонирование перфузата поддерживает относительно высокую скорость кровотока в микроциркуляторном русле, препятствует развитию пареза сосудистого тонуса артериол и венул, значительному снижению числа функционирующих и возрастанию количества плазматических капилляров (Жемарина Н. В.,1997; Бояринов Г. А., Соколов В. В., 1999), а также оказывая положительное действие на метаболизм эритроцитов, предотвращает перегруппировку их внутриклеточного содержимого и повышает резистентность мембраны, предупреждает образование большого количества деструктивных и измененных форм клеток и их агрегатов.

В печени озон активирует процессы утилизации глюкозы, жирных кислот и глицерола, увеличивает интенсивность реакций окислительного фосфорилирования, поддерживает на высоком уровне синтез АТФ при сохранении нормального содержания гликогена (Зеленов Д. М., 1988; Лебкова Н. П., 1995).

В почках озон, интенсифицируя процессы использования глюкозы, глюкозо-6-фосфата, лактата, пирувата и реакций окислительного фосфорилирования, нормализует уровень АТФ при высокой активности глюконеогенеза. Оказывая положительное действие на метаболизм печени и почек, озонирование уменьшает степень выраженности дистрофических изменений в этих органах во время искусственного кровообращения, а также повышает резистентность мембран внутриклеточных органелл гепатоцитов и нефроцитов.

Вливание озонированного физиологического раствора при геморрагическом шоке усиливает адаптационные реакции кардиореспираторной системы. Озон, улучшая метаболизм сердечной мышцы, увеличивает сократительную и насосную функцию сердца; повышая уровень серотонина в крови, оптимизирует работу аппарата внешнего дыхания  (Перетягин С. П., 1991).

Проведенные исследования по изучению спектра белков в плазме крови у экспериментальных животных не выявило изменений в соотношении фракций, что свидетельствовало о том, что терапевтические концентрации озона не повреждают белковые структуры (Конторщикова К. Н., 1992). В то же время, у больных, в частности, с воспалительными заболеваниями лица и шеи после курса озонотерапии отмечена нормализация белоксинтезирующей функции печени, что сопровождалось увеличением количества альбумина и снижением уровней белков острой фазы (Дурново Е. А., 1998).

В экспериментах in vitro показана возможность реакций с озоном аминокислот, которые являются предшественниками биологически активных веществ (дофамин, норадреналин, адреналин). В результате можно предполагать более быструю поставку жирных кислот, выполняющих главную роль в мышечной активности сердца, мобилизующих глюкозу в качестве энергии для мозга, снижение выделения инсулина (Перетягин С. П., 1991).

Оптимизация про- и антиоксидантных систем

B нормальных условиях функционирования во всех клетках и мембранных структурах протекают свободнорадикальные реакции, которые сдерживаются на низком уровне многокомпонентной системой антиоксидантов. Антиоксидантная система защиты организма выступает против возникновения патологических изменений в результате свободнорадикального окисления липидов и белков.

Нарушение баланса между скоростью процессов образования активных форм кислорода и мощностью антиоксидантной защиты способствует самоускоряющемуся процессу перекисного окисления липидов, что приводит к перекисному окислению ненасыщенных липидов, нарушению структуры и функции белков, нуклеиновых кислот и других молекул и в конечном счете к гибели клеток.

Оптимизация про- и антиоксидантных систем организма является одним из основных биологических эффектов системного воздействия озонотерапии, реализуемый через влияние на клеточные мембраны и заключающийся в нормализации баланса уровней продуктов перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы защиты. В ответ на введение озона в тканях и органах происходит компенсаторное повышение прежде всего активности антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и глутатионпероксидазы, широко представленных в сердечной мышце, печени, эритроцитах и других тканях (Конторщикова К. Н., Перетягин С. П.. Диплом №309 на открытие от 18.05.06 г. «Закономерность формирования адаптационных механизмов организмов млекопитающих при системном воздействии низкими терапевтическими дозами озона», 2006).

Сходные с нашими данными результаты получены экспериментаторами и клиницистами при различной патологии и в различных тканях. В ответ на введение первых доз озона (при разных способах введения) наблюдается незначительное повышение свободнорадикальных процессов, что фиксируется методом хемилюминесценции анализируемых биологических тканей и анализом уровней продуктов перекисного окисления липидов — первичных (ДК, ТК), вторичных (МДА) и конечных (ОШ). Но последующая активация ферментных и неферментных антиоксидантных систем организма восстанавливает активность ПО, и в конце курса лечения мы наблюдаем нормализацию всех изучаемых компонентов. Восстановление неферментативной антиоксидантной системы является сложным процессом и требует активации метаболических реакций, способствующих накоплению восстановленных НАД и НАДФ — цикла Кребса и пентозофосфатного шунта, являющихся донорами протонов для восстановления окисленных компонентов неферментативной антиоксидантной системы (глутатион, витамин Е, аскорбиновая кислота и др.).

Для оценки общего пула антиоксидантной системы организма нами разработан и предложен метод хемилюминесценции, с помощью которого исследования могут проводиться в различных биологических жидкостях и гомогенатах тканей. На основании определения активности процессов ПОЛ и антиоксидантной системы подбирались и обосновывались концентрации озона для различных патологических состояний, в частности в неврологии, в акушерской практике, при сочетании химиотерапии и озонотерапии в онкологии (Конторщикова К. Н., 1992; Котов С. А., 2000). Возможная доза вводимого озона определяется мощностью антиоксидантной системы защиты организма. Метод хемилюминесценции используется нами как критерий безопасности использования озонотерапии (Конторщикова К. Н., 1992). Применение экзогенных антиоксидантов с предварительным расчетом вводимой дозы необходимо только при высоких концентрациях озона, а также при очень низких исходных показателях антиоксидантной системы защиты у больных.

Противовоспалительный эффект озона

Противовоспалительный эффект озона основан на его способности окислять соединения, содержащие двойные связи в том числе, арахидоновую кислоту (20:4), и синтезируемые из нее простагландины- биологически активные вещества, в большой концентрации участвующие в развитии и поддержании воспалительного процесса [Wong R., Gomez S. цит. по Viebahn 1994). Реакциями с другими производными арахидоновой кислоты, а именно лейкотриенами, можно отчасти объяснить эффект озонотерапии у больных бронхиальной астмой. Именно лейкотриены, являясь сугубо патологическими соединениями, синтезируясь в лейкоцитах из арахидоновой кислоты, провоцируют развитие таких медленных аллергических реакций как приступы бронхиальной астмы. Кроме того, озон уменьшает степень тканевой гипоксии и восстанавливает метаболические процессы в пораженных тканях в месте воспаления, корригирует рН и электролитный баланс.

Обезболивающий эффект озона

При многих патологических состояниях и особенно при наличии воспалительных процессов (ревматизм, артрит) четко выражен обезболивающий эффект озона. При острой боли он обусловлен постепенным поступлением кислорода в область воспаления и окислением алгоген-медиаторов, образующихся в месте повреждения ткани и участвующих в передаче ноцицептивного сигнала в ЦНС (Riva Sanseverino E.,1987). Этим объясняется снятие с помощью озона острой боли при травмах, воспалительных процессах.

По мнению Z. Fahmy (1988), обезболивающий эффект может быть связан с несколькими моментами:

  1. противовоспалительное действие озона обусловлено его модулирующим влиянием на простагландины, которые регулируют клеточные реакции (озон препятствует модуляции каскада арахидоновой кислоты);
  2. благодаря увеличению тканевой оксигенации усиливаются метаболизм и элиминация продуктов, вызывающих активацию болевых рецепторов;
  3. в результате усиленного высвобождения в тканях кислорода вновь устанавливается катион-анионное соотношение в измененной клеточной мембране, то есть озон действует электрофизиологически как истинный антагонист боли;
  4. уменьшение боли может происходить из-за ингибирования катаболических хрящевых ферментов.

В купировании хронических болевых синдромов большая роль отводится восстановлению баланса между содержанием продуктов пероксидации и уровнем антиоксидантной системы защиты. В результате снижается количество токсичных молекулярных продуктов перекисного окисления липидов (МДА и ОШ) на клеточных мембранах, которые изменяют функцию мембрановстроенных ферментов, участвующих в синтезе АТФ и поддержании жизнедеятельности тканей и органов, что наблюдается при многих хронических заболеваниях, сопровождающихся болевыми проявлениями. Кроме того, нельзя исключить активацию антиноцицептивных медиаторных систем (Котов C.  А., 2000).

Детоксикационный эффект озона

Дезинтоксикационный эффект ярко выражен и проявляется через оптимизацию микросомальной системы гепатоцитов и усиление почечной фильтрации. Метаболизм гепатоцитов также претерпевает изменения под влиянием озона. Отмечено, что в клетках печени происходит накопление цитохрома Р-450, каталаз, увеличивается число гранул гликогена, являющихся важнейшими антиоксидантами, увеличивается выработка АТФ. В основе метаболической перестройки лежат морфофункциональные изменения гепатоцитов: гиперплазия пероксисом, нормализация строения элементов гладкого эндоплазматического ретикулума, уменьшается степень дистрофических изменений. Благодаря взаимосвязанной деятельности этих механизмов происходит улучшение многих функций печени, в том числе и антитоксической (Перетягин С. П., 1991; Бояринов Г. А., 1999).

Схема работы монооксигеназной детоксицирующей системы печени
Схема работы монооксигеназной детоксицирующей системы печени

В почках озон интенсифицирует процессы утилизации глюкозы, глюкозо-6-фосфата, лактата, +пирувата при сохранении высокой активности глюконеогенеза (Зеленов Д. М., 1988). Отмечено сохранение АТФ, повышение резистентности мембран нефроцитов. Многими исследователями после курса озонотерапии регистрировалось снижение уровней молекул средней массы, характеризующих токсичность организма при различных тяжелых состояниях.

Дозозависимый эффект озона на протеолитические системы организма

В настоящее время протеолитическим системам уделяется серьезное внимание как одним из регуляторных систем. Протеиназы, с одной стороны, выполняют деструктивную пищеварительную функцию, освобождают организм от аномальных и выполнивших свою функцию белковых структур. С другой стороны, они участвуют в активации и функционировании системы свертывания крови, фибринолитической, калликреин-кининовой, ренин-ангиотензиновой системы, системы белков комплемента, апоптоза. Анализ активности ряда протеолитических систем, прежде всего, выявил их достоверную взаимосвязь с параметрами перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы защиты.

Введение в организм низких доз озона сопровождается гипокоагуляционным эффектом с удлинением времени свертывания, увеличением антикоагулянтной и фибринолитической активности, снижением степени индуцированной агрегации тромбоцитов. Высокие дозы озона проявили выраженный проагулянтный эффект на плазменное звено гемостаза, что проявлялось ускорением свертывания крови на фоне резкой инактивации антикогулянтной активности. Одновременно увеличивалась агрегирующая способность тромбоцитов. При этом выявлена прямая корреляционная зависимость между показателями ПОЛ и индуцированной агрегацией тромбоцитов (Окрут И. Е., 2000).

В исследованиях установлена концентрация в газовой фазе для обработки физиологического раствора, являющаяся пороговой между гипо- и гиперкоагуляционным состоянием — 2500 мкг/л.

Та же самая концентрация явилась критической и в отношении активности трипсиноподобных, химотрипсиноподобных протеаз, калликреин-кининовой системы, эластазы, лейцинаминопептидазы.

В низких дозах активность этих ферментов увеличивалась только в тех органах, где они должны выполнять свою функцию, при высоких дозах — в соседних окружающих тканях и в крови, вызывая отрицательные эффекты, такие как активация коагуляционного звена гемостаза, являясь пусковым фактором свертывания (Ефременко Ю. Р. 2001).

Регулирующим влиянием озона на активность пищеварительных протеолитических ферментов можно объяснить эффективность лечения ряда желудочно-кишечных заболеваний. Воздействие озона на калликреин-кининовую систему и активность фермента кининазы поддерживает в норме внутрисосудистое давление, что лежит в основе озонотерапии гипертонической болезни (Конторщикова К. Н., Окрут И. Е., Ефременко Ю. Р., 2001).

Иммуномодулирующие свойства озона

Иммуномодулирующий эффект озона впервые был убедительно продемонстрирован в исследованиях действия озона на систему иммунитета с помощью иммуноферментного анализа западными исследователями Winkler J. M. (1989), Bocci V. (1997) и подтвержден в исследованиях Института иммунологии Минздрава РФ (Москва). Показано, что при парентеральном введении озон достоверно оказывает модулирующее влияние на измененный состав показателей Т-клеточного иммунитета: снижает повышенные и, напротив, повышает сниженные уровни Т-лимфоцитов.

Долголетние изучения влияния озона на иммунный статус выявили его свойства индуцировать синтез цитокинов, каждый из которых выполняют определенную защитную функцию. При этом большинство исследователей отмечают зависимость эффектов озона на иммунную систему в зависимости от дозы. Терапевтические концентрации озона способствуют накоплению на мембранах фагоцитирующих клеток, моноцитов и макрофагов, гидрофильных соединений — озонидов, которые стимулируют синтез в этих клетках различных классов цитокинов. Цитокины, являясь биологически активными пептидами, способствуют дальнейшей активации неспецифической системы защиты (повышение температуры тела, выработка печенью белков острой фазы) и, помимо этого, активируют клеточный и гуморальный иммунитет. Так, интерферон предупреждает проникновение вируса в клетку хозяина, опухоль-некротизирующий фактор (TNF) способен лизировать злокачественно перерождающиеся клетки. Известно, что интерлейкин 6 способствует синтезу иммуноглобулинов, а интерлейкин 8 стимулирует лейкопоэз, что отражается в нормализации уровней Т- и В- лимфоцитов. Интерлейкинин 1 повышает температуру тела, усиливает синтез в печени С- реактивного белка, альфа-1-антитрипсина, важнейших антиооксидантов плазмы — трансферрина и церулоплазмина. Помимо этого, интерлейкин 1 активирует Т — лимфоциты-киллеры и Т-лимфоциты -хелперы. Т-h1 в ответ на воздействие итерлейкина 1 начинают синтезировать целую серию биологически активных веществ- лимфокинов, вызывающих пролиферацию Т-лимфоцитов, превращение В-лимфоцитов в плазматические клетки с повышением синтеза иммуноглобулинов. (Bocci V. 1997). Отмечается изменение физиологической активности фагоцитирующих клеток, что проявляется ускорением хемотаксиса, активацией переваривающей способности фагоцитов, достоверно снижается изначально повышенный уровень циркулирующих иммунных комплексов (Шахова Н. М., 1996, Гречканев Г. О., 1995). Все перечисленное, естественно, способствует лечению вторичных иммунодефицитов (V. Bocci 1997).

Высокие концентрации озона усугубляют состояние процессов перекисного окисления липидов в клеточной мембране фагоцитирующих клеток (макрофаги). Накопление токсичных продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида и оснований Шиффа), делает клеточную мембрану более жесткой, изменяет метаболизм этих клеток, в частности, ингибируется синтез цитокинов. Тем самым прерывается активация лимфоцитов Т-хелперов, направленная на регуляцию выработки В-лимфоцитами иммуноглобулинов. Снижение уровня антител позволяет поддерживать больных с аутоиммунной патологией с уменьшением дозы или без назначения лекарственных препаратов — цитостатиков и гормонов, обладающих сходным эффектом.

В работах немецких озонотерапевтов доказана эффективность такого подхода в лечении ревматоидного артрита (Fahmy Z. 1993), отечественных клиницистов — в лечении рассеянного склероза (Котов C. А., 2000), склеродермии и системной красной волчанки (Главинская Т. А., Биткина О. А., 1998).

Генетический аппарат клеток человека при воздействии озона не повреждается благодаря способности высших организмов рестабилизировать поврежденные ДНК и РНК. Отсутствие генотоксического эфекта у озона подтверждено на хромосомном уровне. Достоверно показано, что при проведении озонотерапии не выявляется изменения числа хромосомных аберраций (Musarella P., 1989).

Показано, что озон потенцирует действие других лекарственных препаратов за счет того, что под его воздействием мембраны клеток становятся более рыхлыми, что обеспечивает более легкий доступ лекарства в клетки. Таким образом, например, при сочетанном применении озона и антибиотиков доза последних может быть снижена в 2 раза (Иванов О.Л., Кошелева И.В.,2000).

Литература по теме

  1. Густов А. В., Котов С. А., Конторщикова К. Н., Потехина Ю. П. «Озон как лечебное средство», «Биохимические аспекты озонотерапии заболеваний нервной системы», «Озонаторы и методы озонотерапии». Главы из книги «Озонотерапия в неврологии». Н. Новгород, 1999 год.
  2. Иванова О. А. «Применение озона в терапии больных нейродермитом с учетом состояния иммунной, про- и антиоксидантной систем». Автореферат дисс. канд. мед. наук. Москва, 1998 год.
  3. Максимов В. А., Чернышев А. Л., Каратаев С. Д. «Озонотерапия». Москва, 1998 год.
  4. Озон в биологии и медицине. Тезисы докладов 2-й Всероссийской научно-практической конференции. Н. Новгород, 1995 год.
  5. Озон и методы эфферентной терапии в медицине. Тезисы докладов 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Н. Новгород, 1998 год.
  6. Перетягин С. П., Бояринов Г .А., Зеленов Д. М. и соавторы. «Техника озонотерапии». Методические рекомендации. Н. Новгород, 1991 год.
  7. Перетягин С. П. «Патофизиологическое обоснование озонотерапии постгеморрагического периода» Дисс. докт. мед. наук. Казань, 2001
  8. Bossi V. “Ozonetserapy today”. Proceedings of the 12-th World Congress of the International Ozone Association. Lille, France. 1995; 13 – 27.
  9. Bossi V, Luzzi E, Corradeschi F, Paulesu L. “Studies on the biological effects of ozone: evaluation of immunological parameters and tolerability in normal volunteers receiving ambulatory autohaemotherapy”. Biotherapy 1994; 7: 83 – 90.
  10. Cardendale M. T., Griffits J. “Is there a role for medical ozone in the treatment of HIV and associated infections?” Ozone in Medicine. Proceedings of the 11-th Ozone World Congress. San Francisco, 1993; 1: 32 – 37.
  11. Eberhardt H. G. “The efficacy of ozone therapy as an antibiotic”. Ozone in Medicine. Proceedings of the 11-th Ozone World Congress. San Francisco, 1993; 1: 18 – 26.
  12. Franzini M, Bignamini A, Micheletti P, Valdenassi L, Agostini G, Richelmi P, Berte F. “Subcutaneous oxygen-therapy in indurative hypodermatitis and in localized lipodystrofies: a clinical study of efficacy and tolerability”. Proceedings of the 12-th World Congress of the Internasional Ozone Association. Lille, France 1995; 3: 131 – 143.
  13. Musarella P. “Interests of ozone therapy in cosmetic surgery”. Ozone in Medicine. Proceedings of the 9-th Ozone World Congress. New York, 1989; 3: 106 – 112.
  14. Рикельми П., Франзини М., Вальденасси Л. «Озоно – кислородная терапия». Издание Ассоциации озонотерапевтов Италии, Павиа-Бергамо, 1995 год Перевод с итальянского.
  15. Риллинг З., Вибан Р. «Практическая озонокислородная терапия». Справочник и руководство. Медицинское издательство Э.Фишера, Гейдельберг, 1985 год. Перевод с немецкого.
  16. Rokitanscy O. “Clinical considerations and biochemistry of ozone therapy”. Hospitalis 1982; 52: 643 – 647.
  17. Viebahn-Haensler R. “The use of ozone in medicine”. 3-rd revised English edition. 1999.
  18. Петрий В. В. «Первый опыт применения озонотерапии в лечении ишемической болезни сердца». Российский медицинский журнал №3. 1998. г. Москва.
  19. Кошелева И. В. «Применение озонокислородной смеси в дерматологии и лечебной косметологии». «Косметика и медицина» 4/2000. 68 – 75.
  20. Зайцев В. Я. «Озон в медицине. Применение в лечебных целях». «Медицинское обозрение» 1995.