СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ИММУНОДЕФИЦИТНЫХ СОСТОЯНИЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК A61N2/00 

Область техники
Изобретение относится к области медицины, а именно к способу профилактики или лечения болезней, сопровождающихся иммунодефицитными состояниями, включая злокачественные новообразования, с использованием слабых комбинированных магнитных полей.

Предшествующий уровень техники
В настоящее время резко возросло количество заболеваний, связанных с иммунологической недостаточностью. Стало очевидным, что лечение хронических инфекционно-воспалительных процессов и злокачественных новообразований не эффективно без повышения иммунологической реактивности организма.

В этом аспекте важным является возможность модуляции иммунной системы как основной структуры, обеспечивающей включение защитных функций организма при различных патологиях. Цитокины, секретируемые лимфоидными клетками, являются основными "медиаторами" иммунной системы. В настоящее время цитокины являются предметом активного исследования, что связано со способностью этих биологически активных продуктов метаболизма иммунокомпетентных клеток проявлять лечебный эффект в большом диапазоне заболеваний - от аутоиммунных расстройств до онкологических заболеваний. Выполняя функции регуляторных биомолекул, цитокины обеспечивают дистантные межклеточные взаимодействия как внутри самой иммунной системы, так и между основными интегративными системами организма: иммунной, нервной, эндокринной. Доказано, что среди всех цитокинов фактор некроза опухолей является ключевым лигандом в регуляции многих внутриклеточных процессов, как физиологических, так и патологических. Особенно это касается роли ФНО в биологии канцерогенеза. Считается общепризнанным, что ФНО, способный разрушать раковые клетки in vitro, может быть применен для подавления роста опухолей в организме. Однако сложности, возникающие при использовании ФНО in vivo, связаны с высокой токсичностью цитокина, что не позволяет достичь высокой концентрации вводимого препарата, которая необходима для разрушения опухолевой ткани.

В качестве других противоопухолевых цитокинов, обладающих как собственной антираковой активностью, так и функциональной аддитивностью с ФНО, рассматривают интерферон-γ (ИФ-γ), интерлейкин-2 (ИЛ-2) и интерлейкин-3 (ИЛ-3). Известно, что указанные цитокины продуцируется, главным образом, антиген- и митогенактивированными Т-клетками и макрофагами и являются важным звеном связи между иммунной и гематопоэтической системами. ИЛ-2 и ИЛ-3 вызывает активацию синтеза других интерлейкинов, проявляя тем самым иерархическую регуляцию секреции цитокинов. ИЛ-2, ИЛ-3 и ИФ-γ обладают плейотропным действием на широкий ряд клеток-мишеней, являются медиатороми роста, дифференцировки и пролиферации клеток различных линий, стимулируют развитие естественных цитотоксических клеток, являющихся барьером против раковых клеток, вирусов и чужеродных клеток. Благодаря способности ускорять пролиферацию кроветворных клеток интерлейкины нашли свое клиническое применение при лечении раковых больных с тяжелой формой тромбопито- и лейкопении. Известно, что ИФ-γ, ИЛ-2 и ИЛ-3 проявляют аддитивность с ФНО в усилении пролиферативного потенциала некоторых гемопоэтических клеток-предшественников. Известны данные, указывающие на взаимную регуляцию экспрессии ФНО и ИЛ-3 при различных типах аллергической сыпи. Кроме фактора некроза опухолей, ИЛ-2, ИЛ-3 и ИФ-γ также участвуют в системе трансдукции сигналов, которые стимулируют синтез ДНК и выживание клеток.

Известны способы лечения злокачественных новообразований, которые основаны на повышении уровня продукции цитокинов в клетках. Например, исследована возможность лечения рака путем повышения продукции ИЛ-2 в Т-лимфоцитах больных методами генной терапии (Zier et al., 1996). Авторы предлагают способ вакцинации больных чужеродными клетками, обладающими повышенной способностью для синтеза ИФН-γ. Предложен способ лечения злокачественных опухолей путем повышения синтеза ФНО у раковых больных (Joseph et al., 1999) с использованием синтетического низкомолекулярного соединения 5,6-диметилксантенон-4-уксусной кислоты. Следует отметить, что лекарственные средства, полученные методами генной инженерии, дороги. Химические препараты зачастую токсичны, определить их правильную дозу весьма проблематично, особенно для больных в разных стадиях болезни.

Известны нелекарственные способы коррекции иммунного статуса организма, которые связаны с методами дистанционного воздействия внешней энергии на отдельные органы или организм млекопитающих в целом. Для этой цели используют энергию, генерируемую как в высокочастотной (рентгеновское облучение или СВЧ-терапия), так и низкочастотной части спектра. Показано, что радиотерапия мышей-опухоленосителей с применением ионизирующей радиации увеличивает экспрессию генов, производящих ФНО и ИФ-γ, и подавляет метастазирование (Hashimoto et al., 1999). Известно, что воздействие СВЧ-излучения увеличивает уровень ФНО (Новоселова и др., 2001). Однако использование рентгеновского облучения и СВЧ-воздействия доступно лишь в специализированных клиниках из-за дороговизны оборудования и требует высокой квалификации врачей и обслуживающего персонала.

В области низкочастотного диапазона наиболее широко изучено действие на иммунную систему млекопитающих электромагнитных полей с частотами в диапазоне 50-60 Гц. Эти поля генерируют высоковольтные передающие линии, видеотерминалы, силовые коммуникации и электроприборы. Показано, что длительное влияние такого типа электромагнитных полей может привести к значительному снижению иммунитета и возникновению тяжелых заболеваний. Тем не менее, при определенных условиях низкочастотные электромагнитные поля (в диапазоне частот от 0,1 до 1000 Гц) с малой мощностью магнитного потока могут оказывать существенное лечебное влияние и используются для профилактики заболеваний или для лечения тяжелых патологий, в том числе и рака.

Известно, что мембрана клетки является гидрофобным физическим барьером, через который могут проникать сахара, аминокислоты, ионы, фотоны и электроны, усиливая и стимулируя клеточный ответ, поддерживая условия для клеточного роста и размножения.

В процессе заболеваний часть клеточных функций утрачивается или ослабляется. Известные способы, включающие применение магнитотерапии для стимулирования роста, размножения клеток и лечения, в основном используют несколько способов воздействия на разные мишени, в качестве которых выбирают компоненты клетки или компоненты внешней среды, проникающие через мембрану.

Один из наиболее простых способов состоит в том, что процесс магнитотерапии осуществляют с помощью воздействия на одну выбранную мишень слабым КМП, переменная составляющая которого формируется одной частотой. В способе лечения рака (Liboff A.R.,1991) параметры КМП выбирались таким образом, чтобы стимулировать проникновение через мембрану одного из ионов солей, например Са⁺⁺ или К^+...

Другой способ состоит в последовательном воздействии в процессе магнитотерапии на разные типы мишеней путем смены частоты или интенсивности переменной составляющей КМП. Смену частоты или интенсивности переменного магнитного поля осуществляют в течение одной процедуры лечения (Jacobson I.J., 1999) или значение частот изменяют в процессе перехода от одной процедуры к другой (Гаркави Л.Х.,1999).

Третий способ состоит в создании многокомпонентного спектра, который одновременно воздействует на множество мишеней. Известен способ магнитотерапии и устройство, которое генерирует множество (более 10) частот, охватывающих одновременно как низкочастотный от 0 Гц, так и высокочастотный диапазоны до 200 МГц, формируя при этом псевдовероятностное или псевдостохастическое магнитное поле (Bianco В., 2001). Данное изобретение ориентировано в первую очередь на лечение костных и мягких тканей. В состав КМП входит настолько широкий диапазон частот, что достаточно трудно понять на какой класс мишеней воздействует КМП. Для создания широкополосного многокомпонентного сигнала авторы используют дорогостоящие широкополосные генераторы частот, управляемые компьютером.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является работа (Новоселова и др. , 2001), в которой была проверена возможность дистантного управления функциональной активностью клеток, секретирующих ФНО с помощью слабых комбинированных магнитных полей. Показано, что с помощью слабых комбинированных низкочастотных электромагнитных полей возможно стимулировать секрецию ФНО и тем самым подавлять опухолевый рост. Комбинированное магнитное поле включало постоянную и переменную составляющие и формировалось с помощью двух пар коаксиально расположенных колец Гельмгольца. С помощью первой пары колец Гельмгольца обеспечивалось формирование переменной составляющей магнитного поля для двух вариантов. В случае применения моночастотного магнитного поля использовалась фиксированная частота переменной составляющей магнитного поля, которая выбиралась в диапазоне от 3 до 10 Гц. Для формирования поличастотного спектра частоту переменной составляющей магнитного поля сканировали в процессе эксперимента в диапазоне от 3 до 10 Гц. Формирование постоянной составляющей комбинированного магнитного поля обеспечивалось за счет использования второй пары колец Гельмгольца, подключенных к источнику постоянного тока.

Несмотря на ключевую роль ФНО в регуляции многих внутриклеточных процессов, работа (Новоселова и др., 2001) направлена на монотерапию путем влияния на синтез одного цитокина в клетках. Кроме того, поскольку в процессе непрерывного сканирования переменное магнитное поле принимает бесконечное число значений частот, то невозможно установить в каких диапазонах это воздействие оптимально или минимально. Это затрудняет использование данного способа при необходимости регулировать степень воздействия КМП на иммунную систему при профилактическом или терапевтическом воздействии КМП на пациента.

Целью предлагаемого изобретения является разработка способа магнитотерапии млекопитающих, позволяющего обеспечить одновременное регулирование синтеза нескольких цитокинов в клетке.

Для решения поставленной цели необходимо, во-первых, осуществить поиск мишеней, которые под влиянием слабого комбинированного магнитного поля (КМП) воздействуют на иммунный ответ клетки, и, во-вторых, разработать способ воздействия слабых КМП на эффективность синтеза цитокинов.

Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способу магнитотерапии млекопитающих, предназначенному для лечения и профилактики болезней, входящих в группу вирусных или инфекционных заболеваний, рака, псориаза, артроза, аллергии, остеопороза. Данный перечень включает, но не ограничивает другие типы заболеваний.

Основной принцип, заложенный в изобретении, состоит в том, что в процессе магнитотерапии на организм млекопитающих оказывают одновременное воздействие несколько переменных составляющих, входящих в состав комбинированного магнитного поля, число и параметры которых выбирают из условия выбора количества и размеров заданных мишеней в клетках млекопитающих, которые в свою очередь влияют на синтез, по крайней мере, одного цитокина в клетках под действием комбинированного магнитного поля. Параметры масс выбранных мишеней в клетках, на которые воздействует комбинированное магнитное поле, лежат в диапазоне от 0,2•10⁶ до 1•10⁶ Кл/кг. В состав переменной составляющей генерируемого магнитного поля одновременного входит от 2 до 20 частот, при этом диапазон частот, в котором выбирают значения частот, входящих в переменную составляющую генерируемого магнитного поля, лежит в пределах от 1 до 20 Гц.

Другим аспектом изобретения является то, что для регулирования уровня синтеза цитокинов, необходимых для профилактического или лечебного воздействия на млекопитающих, используют выбор величины постоянной составляющей магнитного поля, входящей в состав комбинированного магнитного поля. Величину постоянной составляющей магнитного поля выбирают в пределах от 30 до 200 мкТл. Кроме того, степень лечебного воздействия определяют путем подбора длительности магнитотерапии, которую проводят от 0,5 до 12 часов ежедневно в течение от 3 до 30 дней.

Перечень чертежей
Фиг.1 - блок схема установки для формирования комбинированного МП.

Фиг. 2 - уровень ФНО в Т-лимфоцитах мышей-опухоленосителей после трансплантации клеток асцитной карциномы Эрлиха в количествах 2•10⁵ и 2•10⁶ клеток на мышь и подвергнутых воздействию КМП. Параметры КМП: амплитуда постоянной составляющей - 60 мкТл, амплитуда переменной составляющей - 100 нТл, значения частот, входящих в переменную составляющую КМП, - 5,11; 5,26; 5,91; 6,26; 6,30; 6,97 Гц, длительность воздействия - 2 часа ежедневно, количество сеансов - 14. Где: 1 - интактные мыши, 1 - мыши-опухоленосители, 3 - экспонированные здоровые животные, 4 - экспонированные опухоленосители. Каждое значение ФНО на диаграмме соответствует среднему значению для 5 мышей; измерение концентрации ФНО проводили для каждого животного в 12 повторах.

Фиг.3 - кривые гибели мышей с экспериментальными солидными опухолями при длительной магнитотерапии в течение 60 дней по 2 часа за сеанс. Параметры КМП: амплитуда постоянной составляющей - 60 мкТл, амплитуда переменной составляющей - 100 нТл, значения частот, входящих в переменную составляющую КМП, - 5,11; 5,26; 5,91; 6,26; 6,30; 6,97 Гц. Среди экспонированных мышей отмечено 17% выживших животных с полной регрессией опухолей. В экспериментах было использовано по 35 животных в каждой из двух групп - экспонированные и неэкспонированные опухоленосители.

Сокращения, используемые в тексте:
КМП - комбинированное магнитное поле.

ФНО - фактор некроза опухоли.

ИФ-γ - интерферон-γ.

ИЛ-2 - интерлейкин-2.

ИЛ-3 - интерлейкин-3.

Раскрытие изобретения
В процессе изучения влияния магнитотерапии на продукцию цитокинов в клетках млекопитающих авторами настоящего изобретения была решена задача по разработке способа магнитотерапии млекопитающих, позволяющего обеспечить одновременное регулирование синтеза нескольких цитокинов в клетке. В процессе разработки способа найдено несколько новых и неочевидных решений, состоящих в том, что:
1. Повышение синтеза нескольких цитокинов возможно лишь при создании КМП, в состав которого входит от 2 до 20 частот.

2. Повышение синтеза цитокинов осуществляется при одновременном воздействии КМП на несколько мишеней, соотношение заряда к массе которых лежит в диапазоне от 0,2•10⁶ до 1•10⁶ Кл/кг. Расчет конкретных частот производится исходя из условия циклотронного резонанса, при этом значения частот лежат в диапазоне от 1 до 20 Гц.

3. Возможность регулирования лечебного воздействия на пациента в виде профилактического (с минимальным ростом продукции цитокинов) или терапевтического воздействия (с максимальным повышением уровня синтеза цитокинов) обеспечивается за счет выбора числа частот, их значений, а также за счет выбора параметра интенсивности постоянного магнитного поля.

На основании полученных данных разработан новый способ профилактического и терапевтического лечения с помощью магнитотерапии. Способ включает в себя следующие этапы:
1. По данным анализов и/или общего состояния пациентов определяют необходимую степень повышения продукции цитокинов и на основе этого выбирают режимы профилактического или терапевтического воздействия комбинированным магнитным полем.

2. Помещают пациента в зону воздействия комбинированного магнитного поля или накладывают гибкие пояса со встроенными в них излучателями на отдельные зоны тела пациента или для этих целей используют излучатели меньшего диаметра.

3. Измеряют параметры внешнего магнитного поля или уточняют прогноз его изменения во время магнитотерапии из других источников (например, из данных Гидрометеоцентра).

4. В соответствии с данными, полученными по пункту (1) и пункту (3), выбирают длительность процедуры магнитотерапии, выбирают значение величины переменной составляющей КМП, выбирают число частот и значение каждой из частот, входящих в состав переменной составляющей КМП, и устанавливают значение постоянной составляющей магнитного поля. Включают установку и проводят магнитотерапию в течение заданного времени.

При расчете значений частот, входящих в состав переменной составляющей КМП, используют соотношение, соответствующее условию циклотронного резонанса (Liboff, 1991) для ионных форм молекул, заряженных в естественных условиях. В соответствии с принципом циклотронного резонанса соотношение частоты и напряженности каждой из составляющих переменной компоненты КМП рассчитывается по формуле:
f_c/B=q/(27πm),
где f_c - частота в герцах,
В - средняя величина магнитного потока, меньшая, чем 10^-2 Тл,
q/m - соотношение заряда и массы выбранного иона.

В процессе экспериментальных исследований было установлен неочевидный факт, что для наибольшей эффективности воздействия КМП на синтез группы цитокинов величины, относящиеся к массе и заряду выбранных мишеней, должны лежать в диапазоне от 0,2•10⁶ до 1•10⁶ Кл/кг. Данный диапазон соотношений масс и зарядов включает, но не ограничивает такие компоненты, участвующие в процессах, происходящих в клетке, как ионы аминокислот. Предыдущие исследования in vitro (Новиков с сотр., 1997) экспериментально доказали влияние электромагнитных излучений на ионы аминокислот в бесклеточных системах. Однако этот научный факт невозможно напрямую связать с процессами, происходящими в клеточных структурах, так как состав и структура клеточной системы на несколько порядков сложнее искусственно созданных бесклеточных систем. Таким же образом, из факта влияния электромагнитных излучений на ионы аминокислот никоим образом не проистекает доказательство влияния электромагнитных излучений на возможность повышения эффективности синтеза комплекса цитокинов (ИФ-γ, ИЛ-2, ИЛ-3) в клетках, функционирующих в организме млекопитающих.

Итак, воздействие комбинированным полем эффективно при наличии в составе переменной компоненты нескольких частот, сосредоточенных в определенных частотных диапазонах, при этом значения частот прямо пропорциональны значениям индукции постоянной компоненты поля. При значении индукции постоянной компоненты в 10 мкТл диапазон частот, в котором выбирают значения переменной составляющей КМП, лежит в диапазоне от 0,85 до 1,16 Гц. При значении индукции постоянной компоненты поля 65 мкТл диапазон расположен в пределах от 5,54 до 7,55 Гц, а для значения 160 мкТл этот диапазон расположен в пределах от 13,64 до 18,58 Гц. Исследование показывает, что при использовании отдельных частот в этих диапазонах не получено эффекта по стимуляции ФНО и других цитокинов в клетках экспонированных животных.

Как показали дополнительные эксперименты, в составе переменной компоненты должно быть не менее 2 частот, однако эффект более выражен при использовании 6 частот, и величина стимулирующего воздействия комбинированных МП не возрастает при дальнейшем наращивании числа частот вплоть до 10 частот и выше.

В соответствии с принципом циклотронного резонанса были проведены расчеты значений частот для разных значений индукции постоянного МП, входящего в состав КМП.

В качестве примера ниже приведены данные, включающие, но не ограничивающие варианты используемых частот в случае шестикомпонентного переменного магнитного поля, входящего в состав КМП, для разных значений индукции постоянного МП. Состав аминокислот, выбранных из 20 аминокислот, включает, но не ограничивает: тирозин, аргинин, гистидин, глутамин, аспарагин и лизин.

При выборе значения индукции постоянного МП в 42 μTл значения частот составляют: 3,58; 3,68; 4,13; 4,38; 4,41; 4,88 Гц.

При 65 μTл: 5,54; 5,70; 6,40; 6,78; 6,83; 7,55 Гц.

При 100 μТл: 8,52; 8,76; 9,83; 10,43; 10,50; 11,62 Гц.

В примерах 1-6 приведены экспериментальные результаты, подтверждающие выбор параметров и количества частот, входящих в переменную составляющую КМП.

В процессе магнитотерапии на организм млекопитающего воздействует суммарное мультипараметрическое КМП, которое состоит из следующих компонентов:
КМП=А+Б+С,
где А - магнитное поле земли и вклад внешних электромагнитных излучений,
Б - постоянная составляющая, генерируемая первой парой излучателей,
С - переменная составляющая, генерируемая второй парой излучателей общей формулой
C=f1(t)+...fn(t),
где n принимает значение от 2 до 20, значение частот f1(t), ...fn(t) определяют по формуле:
f_c/B=q/(2πm).

Один из примеров блок-схемы устройства, с помощью которого формируют комбинированное мультипараметрическое магнитное поле, представлен на фиг.1.

В состав установки, которая включает, но не ограничивает другие варианты, входят две пары коаксиально расположенных колец Гельмгольца 1а и 1б, программируемый генератор синусоидальных электрических сигналов 2, источник постоянного тока 3, датчик 4, магнитометр 5 и компьютер 6. Кольца Гемгольца ориентированы вдоль вектора геомагнитного поля. Одна из пар формирует коллинеарное переменное магнитное поле в зоне, где размещен объект 7, на который осуществляется воздействие, вторая пара колец формирует постоянное магнитное поле.

Неоднородность МП в зоне эксперимента составляла 1%. Индукция переменного МП в опытах составляла от 10 до 200 нТл. Индукция постоянного поля составляла в различных опытах от 10 до 160 мкТл. В ряде опытов проводили полную компенсацию постоянной составляющей КМП, помещая млекопитающих в экранируемые пространства. Контроль величин действующих полей проводили прямым измерением с помощью феррозондового магнитометра (Mag-03 MS 100, Bartington, UK).

Каждое из колец Гельмгольца 1a или 1б содержит от 1 до 2000 витков провода, диаметр колец выбирается из условий размещения внутри них пациента или животного. В случае воздействия МП на весь организм пациента его помещают между двух колец Гельмгольца, а в случае воздействия на отдельные органы используют кольца меньшего диаметра. Для лечения людей размер колец составляет от 60 до 250 см. Для лечения животных размер колец составляет от 10 до 350 см. В стационарных установках, используемых, например, в лечебных учреждениях, в конструкции может быть предусмотрено регулирование как расстояния между кольцами Гельмгольца, так и угла наклона оси, проходящей через центры колец Гельмгольца, относительно горизонтальной плоскости. Расстояние между кольцами Гельмгольца составляет от 10 до 200 см, наклон оси относительно горизонтальной плоскости составляет от 0 до 90 градусов. За счет регулирования положения пациента в горизонтальной плоскости изменяется степень воздействия внешнего магнитного поля на пациента. Данное изобретение не ограничивает других вариантов устройств, используемых для формирования КМП, в том числе и путем использования гибких конструкций, выполненных в виде поясов или в виде манжет небольшого размера, надевающихся на запястье, на шею, на талию, на нижние конечности, а также в виде накидок. В конструкцию гибких устройств вводят, по крайней мере, две пары гибких колец для создания переменной и постоянной составляющих генерируемого магнитного поля.

Магнитотерапевтические установки могут выполняться или стационарными, либо, учитывая низкий уровень энергопотребления, переносными. В стационарных установках могут использоваться компьютерные системы для управления многофункциональным генератором и для сбора данных о пациентах. Переносные системы, выполненные на микропроцессорах, выполняют функции программируемых генераторов и могут быть укреплены на теле пациента.

Примеры.

Ниже приведены примеры, подтверждающие эффективность воздействия комбинированного магнитного поля на здоровые и больные организмы млекопитающих, эффективность синтеза цитокинов, эффективность лечения больных с онкологическими заболеваниями. При выборе профилактического воздействия параметры КМП выбирают таким образом, чтобы рост продукции цитокинов осуществлял стимулирующее воздействие на организм. Для терапевтического воздействия на организм, например в особо тяжелых случаях лечения опухолей, выбирают такие параметры КМП, которые позволяют осуществить рост продукции цитокинов до 200-300%.

Параметры комбинированных магнитных полей, стимулирующих иммунную систему животных и человека, подобраны с помощью экспериментов на здоровых мышах и мышах с экспериментальными опухолями. Кроме того, выяснено действие низкоинтенсивных КМП на здоровых людей (добровольцы) и проведено лечение пациентов на 4-й стадии онкологических заболеваний различного типа. Таким образом, изменяя параметры комбинированного МП, можно моделировать уровни продукции цитокинов, имеющих отношение к противораковой и противовирусной резистентности организма.

Контрольные группы животных находились в условиях естественного геомагнитного фона. Значение постоянной компоненты геомагнитного фона составляло 40-46 мкТл. Значение переменной составляющей составляло 10-20 нТл на частоте 50 Гц и до 2 нТл в диапазоне 0,5-40 Гц.

Данные примеры включают, но не ограничивают параметры выбранных КМП и диапазоны временных интервалов при проведении магнитотерапии.

Пример 1. Влияние выбора количества переменных составляющих в комбинированном магнитном поле на эффективность продукции цитокинов в макрофагах и Т-лимфоцитах мышей.

В таблице 1 приведены результаты измерения продукции цитокинов в макрофагах и Т-лимфоцитах мышей, экспонированных в зоне комбинированного магнитного поля, переменная компонента которого состоит из 2, 6 и 10 частот. Экспозиция животных в этих условиях приводит к достоверному повышению уровней продукции цитокинов в клетках. В случае, когда животные экспонируются в зоне комбинированного МП, переменная компонента которого несет 10 частот, величина продукции ФНО выше, чем при воздействии КМП, состоящего из 2 частот. Гораздо больший эффект стимуляции продукции всех цитокинов показан в том случае, когда переменная составляющая магнитного поля состоит из 6 частот.

Пример 2. Влияние выбора величины индукции постоянной и переменной составляющих, входящей в комбинированное магнитное поле, на эффективность продукции цитокинов в макрофагах и Т-лимфоцитах мышей.

Для измерения влияния индукции постоянного поля на эффективность синтеза цитокинов в диапазоне, когда величина индукции принимает значение ниже уровня внешних магнитных полей и составляет от 10 до 40 мкТл, ряд опытов выполнен в условиях экранировки животных от внешних магнитных полей, с помощью магнитного экрана из пермаллоя с коэффициентом экранирования 1000.

Данные экспериментов показывают, что снижение индукции постоянного поля до 30 мкТл приводит к тому, что стимулирующий эффект комбинированного МП уменьшается в отношении продукции всех цитокинов. При этом синтез одного из них - интерлейкина-3 не изменяется (таблица 2).

В том случае, когда магнитная индукция постоянного магнитного поля выбрана равной 150 мкТл, стимулируется продукция ФНО, но продукция интерферона и интерлейкинов практически не изменяется.

Таким образом, с помощью выбора величины индукции постоянной составляющей, входящей в комбинированное магнитное поле, можно регулировать эффективность продукции цитокинов в больших пределах.

Увеличение интенсивности переменного МП до 200 нТл заметно снижает стимулирующий эффект комбинированного МП (таблица 3). В этих условиях происходит стимуляция синтеза ФНО и ИФ-γ, а концентрация интерлейкинов (ИЛ-2 и ИЛ-3) не изменяется.

Пример 3. Влияние комбинированного МП на продукцию ФНО в макрофагах здоровых мышей и опухоленосителей.

Развитие солидных опухолей инициировали введением разного числа клеток асцитной карциномы Эрлиха для создания двух моделей канцерогенеза - "медленной" скорости опухолевого роста (при трансплантации асцитной карциномы Эрлиха в количествах 2•10⁵ клеток на мышь) и "быстрой" скорости опухолевого роста (при трансплантации асцитной карциномы Эрлиха в количествах 2•10⁶ клеток на мышь). Магнитотерапия опытных групп животных была проведена комбинированным магнитным полем с интенсивностью постоянной составляющей КМП в 60 мкТл, интенсивностью переменной составляющей КМП в 100 нТл, состоящей из 6 частот, значения которых соответствуют 5,54; 5,70; 6,40; 6,78; 6,83; 7,55 Гц соответственно. Магнитотерапия проводилась 2 часа в день ежедневно в течение 14 дней. Контролем служили здоровые мыши, а также неэкспонированные опухоленосители. Опухолевый рост для "медленной" модели канцерогенеза приводит к некоторому повышению продукции ФНО в клетках. При быстром развитии рака продукция ФНО почти полностью подавлена. Применение курса магнитотерапии приводит к значительному подъему синтеза ФНО в клетках как здоровых животных, так и животных с экспериментальными опухолями. На фиг.2 приведены результаты измерения продукции ФНО в макрофагах здоровых мышей линии NMRI, а также мышей с привитыми опухолями, где 1 - интактные мыши, 2 - мыши-опухоленосители, 3 - экспонированные здоровые животные, 4 - экспонированные опухоленосители.

Каждое значение представляет среднюю величину измерений ФНО у 5 мышей.

Измерение концентрации ФНО проводили для каждого животного в 12 повторах.

Пример 4. Защитный эффект действия КМП и торможение роста опухоли.

Повышение уровня продукции ФНО и других цитокинов, определяющих противоопухолевый иммунитет, ведет к значительному накоплению этих биологически активных веществ в плазме крови экспонированных животных. Это вызывает торможение роста опухолей у животных и человека, что демонстрируют следующий пример.

Формируют солидную опухоль трансплантацией 2•10⁵ клеток асцитной карциномы Эрлиха. Для проведения магнитотерапии выбирают следующие параметры КМП: интенсивность постоянной составляющей - 60 мкТл, интенсивность переменной составляющей - 100 нТл, значения частот, входящих в состав переменной составляющей, соответствуют 5,54; 5,70; 6,40; 6,78; 6,83; 7,55 Гц соответственно. Визуально и пальпацией, а также измерением размера опухоли с помощью микроциркуля определяют динамику опухолевого роста у контрольных (неэкспонированных) мышей, не прошедших курс магнитотерапии, и мышей, прошедших ежедневный курс магнитотерапии. Критерием оценки являются классические физиологические показатели: динамика гибели животных, размер опухолей и средняя продолжительность жизни. Оценивают общее состояние мышей - двигательную активность, состояние волосяного покрова. Использование магнитотерапии вызывает достоверное увеличение продолжительности жизни мышей (фиг.3). Мыши-опухоленосители, не получающие лечения, погибали в течение 50-55 дней. Применение ежедневной 2-часовой магнитотерапии приводило к достоверному защитному эффекту - продолжительность жизни животных достоверно увеличивалась на 30%. В процессе всего эксперимента наблюдали торможение роста опухолей у экспонированных животных в сравнении с контрольными группами. В отдельных случаях наблюдали полную регрессию уже развитых опухолей, но процент выздоровления леченых животных оставался низким, подавляющее число экспонированных опухоленосителей погибало, хотя эти мыши жили дольше. В таблице 4 приведены результаты измерения размеров опухолей в течение 30 дней после трансплантации. Каждая из 2-х групп содержит по 25 мышей. -КМП и +КМП - соответственно неэкспонированные и экспонированные мыши-опухоленосители. Размер опухоли (в мм) вычислялся как квадратный корень из суммы квадратов двух перпендикулярных диаметров. Каждое значение - это средняя величина от 25 животных. В таблице 4 указаны дни после инокуляции раковых клеток. Где * - достоверное отличие от необлученных мышей с вероятностью р<0,05.

Для нелеченных животных гибель начиналась на 30-й день, тогда как для экспонированных мышей гибель начиналась позже, только на 47 день. В соответствии с этим применение МП приводило к значительному увеличению продолжительности жизни опухоленосителей. Данные нескольких экспериментов показали, что применение комбинированного магнитного поля с выбранными нами параметрами, оптимальными с точки зрения стимулирующего действия на продукцию ФНО и других цитокинов, вызывает увеличение средней продолжительности жизни, вычисляемой за 70 дней, на 30%.

Пример 5. Применение КМП для магнитотерапии человека.

Курс терапии с использованием слабых комбинированных магнитных полей (при режиме, описанном в примерах 4 и 5) проводили больным разного возраста (от 27 лет до 71 года). До настоящего времени такое лечение получили 27 больных (9 мужчин и 18 женщин; из них у 25 пациентов были диагностированы онкологические заболевания различного происхождения на 4-й стадии - рак легкого, почек, желудка, печени, яичников, молочной железы). У большинства больных наблюдалось метастазирование. Часть больных ранее получали хирургическое или химиотерапевтическое лечение, некоторые начинали лечение во время рецидива заболевания, наступившего после длительной ремиссии. Курс лечения магнитными полями составлял 10 сеансов (1 раз в день по 2 часа), 15 больных получили 2 курса, часть пациентов были пролечены 3 и более курсами. Практически у всех больных наблюдали симптоматическое улучшение самочувствия, у двух больных первые сеансы вызывали неприятные ощущения, которые при продолжении лечения исчезали и больные продолжали курс лечения.

При проведении курса терапии проводили измерение концентрации фактора некроза опухолей (ФНО) в плазме периферической крови больных в динамике (до лечения и по окончании каждого 10-дневного цикла). При проведении этой серии клинических испытаний проводили измерения ФНО в крови пациентов, поскольку ФНО является ключевым цитокином, определяющим формирование противоракового иммунитета млекопитающих, а его концентрация в крови является подходящим индикатором состояния иммунной реактивности организма. Контрольное значение уровня цитокина в крови вычисляли по измерению концентрации ФНО в плазме крови здоровых людей, которая равна примерно 20 пт/мл. ФНО измеряли при помощи стандартной методики (Joseph et al., 1999), известной как цитотоксический тест. Это относительно недорогой и весьма чувствительный метод, который можно использовать в современных клиниках. Для измерения ИФ-γ, ИЛ-2 и ИЛ-3 в экспериментах на животных использовали иммуноферментный анализ, для которого требуются набор весьма дорогостоящих антител, либо дорогих тест-систем зарубежного производства, De Vita et al., 1998.

Обнаружили, что в крови больных исходная концентрация ФНО перед началом лечения варьирует у разных пациентов в широких пределах. При назначении курса лечения параметры поля создавали с учетом начальной концентрации ФНО в крови больных. Применение магнитной терапии вызывало достоверное и значительное увеличение концентрации ФНО в плазме крови, в разных случаях количество цитокина увеличивалось до 150-660% от первоначального уровня. Это наблюдали у 20 больных из пролеченных 27 пациентов (74% случаев). Проведение повторных курсов лечения увеличивало эффект накопления ФНО в крови. Наблюдали корреляцию между самим фактом повышения уровня ФНО в крови и улучшением самочувствия больных.

У подавляющего числа больных, получающих химиотерапевтическое лечение, применение КМП в значительной степени снижало тяжесть побочных эффектов такого лечения, что позволяло провести достаточно эффективные курсы химиотерапии, которые при других условиях могли быть непереносимыми для пациентов. У двоих больных полностью редуцировались метастазы. Осложнений в данной группе пациентов, вызванных применением КМП, не отмечено.

Промышленная применимость
Доказана эффективность использования предложенного способа для проведения терапевтического и профилактического лечения животных и человека. Предлагаемый способ позволяет учитывать множество исходных параметров и выбирать наиболее предпочтительные варианты проведения магнитотерапии. Задавая разное число частот, входящих в переменную составляющую КМП, и выбирая уровень постоянной составляющей КМП, возможно осуществлять регулировку эффективности синтеза цитокинов в больших пределах. Осуществляя выбор оптимальных условий магнитотерапии, возможно повысить содержание цитокинов в клетках животных и человека в 2-3 раза, что позволяет компенсировать их малый синтез при снижении иммунитета или при раковых заболеваниях.

Изобретение может быть эффективно использовано не только в стационарных условиях. Обладая малым энергопотреблением, устройство для магнитотерапии может изготавливаться переносным, что позволяет широко использовать его в целях профилактической стимуляции иммунной системы животных и человека в домашних условиях.

Увеличение продукции цитокинов, сопровождаемое их накоплением в крови человека при использовании магнитных полей, будет эффективным способом магнитотерапии для лечения не только онкологических, но и множества других заболеваний, например вирусных и инфекционных.

Источники информации
1. Е. Г. Новоселова и др. Влияние электромагнитных волн сантиметрового диапазона и комбинированного магнитного поля на продукцию фактора некроза опухолей в клетках мышей с экспериментальными опухолями. Биофизика, 2001, т. 46, вып.1, с. 131-135.

2. Zier К. et al. Preventing abnormalities in signal transduction of Т cells in cancer: the promise of cytokine gene therapy. Annu. Rev. Immunol., 1996, 17(1), 39-45.

3. Joseph W.R. et al. Stimulations of tumors to synthesize tumor necrosis factor-alpha in situ using 5,6 dimethylxanthenone-4-accetic acid: a novel approach to cancer therapy. Cancer Res. 1999 Feb. 1:59(3):633-8.

4. Hashimoto S.S. et al. The suppression of metastase and change in host immune response after low-dose total-body irradiation in tumor-bearing rats. Radiat Res 1999 Jun: 151(6):717-24.

5. Liboff A.R. et al. Method and apparatus for the treatment of cancer. US Patent 5045050, Int. Cl. A 61 N 001/00 (3.9.1991).

6. Jacobson I.J. Method for ameliorating the aging process and the effects thereof utilizing electromagnetic energy. US Patent 6004257, Int. Cl. A 61 N 2/00 (21.11.1999).

7. Bianco В. et al. Electromagnetic bone-assessment and treatment:apparatus and method. US Patent 6213934, Int. Cl. A 61 N 1/00 (10.04.2001).

8. Гаркави Л.Х. и др. Способ лечения рака. Патент RU 2124373, IPC Cl. A 61 N 2/04 (10.01.1999).

9. Новиков В. В. и др. Молекулярные механизмы биологического действия слабых магнитных полей. 1. Устойчивость хроматина клеток асцитной карциномы эрлиха и мозга мышей к ДНКазе 1 при комбинированном действии на организм слабых постоянного и низкочастотного переменного магнитных полей, настроенных на циклотронный резонанс ионов полярных аминокислот. Биофизика, 1997, т. 42, вып.3, с. 733-737.

Изобретение относится к медицине и предназначено для повышения продукции цитокинов в клетках млекопитающих. На клетки млекопитающих воздействуют комбинированным магнитным полем, включающим переменную и постоянную составляющие. Переменную составляющую генерируемого магнитного поля формируют с помощью суммарного воздействия, от двух до десяти, частот, значение которых выбирают в зависимости от отношения параметров заряда выбранных мишеней в клетках к их массе в диапазоне от 0,2•10⁶ до 1•10⁶ Кл/кг, причем диапазон частот, в котором выбирают значения частот, входящих в переменную составляющую генерируемого магнитного поля, лежит в пределах от 1 до 20 Гц. Индукцию постоянной составляющей генерируемого магнитного поля выбирают в пределах от 30 до 200 мкТл, с учетом необходимого эффективного воздействия на продукцию цитокинов. Способ позволяет повысить продукцию цитокинов в клетках млекопитающих. 4 табл., 3 ил.

Способ повышения продукции цитокинов в клетках млекопитающих, заключающийся в том, что на клетки млекопитающих воздействуют комбинированным магнитным полем, включающим переменную и постоянную составляющие, отличающийся тем, что переменную составляющую генерируемого магнитного поля формируют с помощью суммарного воздействия, от двух до десяти, частот, значение которых выбирают в зависимости от отношения параметров заряда выбранных мишеней в клетках к их массе в диапазоне от 0,2•10⁶ до 1•10⁶ Кл/кг, причем диапазон частот, в котором выбирают значения частот, входящих в переменную составляющую генерируемого магнитного поля, лежит в пределах от 1 до 20 Гц, а индукцию постоянной составляющей генерируемого магнитного поля выбирают в пределах от 30 до 200 мкТл, с учетом необходимого эффективного воздействия на продукцию цитокинов.