← Номера

испытуемых

нормальный ← аллель

← мутантный

аллель

Рис. 10

В колонках на рис. 10 представлены электрофореграммы (распределение в электрическом поле) фрагментов ДНК. Человек, ДНК которого показана в 6-й колонке, имеет только мутантный аллель1 и поэтому устойчив к ВИЧ: на поверхности его Т-лимфоцитов отсутствуют белки, необходимые для присоединения вируса (по данным

д.б.н. Е.В. Балановской).

На рис. 11 представлены электрофореграммы (распределение в электрическом поле) белков 11 особей кеты. Вверху – полиморфный белок крови альбумин, видна индивидуальная изменчивость; внизу – мономорфный белок хрусталика глаза кристаллин, индивидуальная изменчивость отсутствует (по дан-

ным академика Ю.П. Алтухова)2.

Рис. 11

§ 6. Действие постоянного магнитного поля на организм

Влияние магнитного поля на организм изучено слабо, поэтому в настоящее время в этой области ведутся активные работы. В научной литературе имеются сведения о морфологических изменениях у животных и растений

1Аллели – различные формы (варианты) одного и того же гена. В нормальной диплоидной клетке присутствует не более двух аллелей одновременно. Один, к примеру, придает шерсти черную окраску, а другой – белую.

2Работы российских ученых 1970-2006 гг. Ю.П. Алтухова, Ю.Г. Рычкова, Л.И. Корочкина и др. показали, что геном эукариот состоит из полиморфной и мономорфной частей. Вариации полиморфных генов имеют широкий спектр и обеспечивают внутривидовую изменчивость, определяя второстепенные адаптивные признаки (об этих генах идет речь в законах Менделя). Мономорфные гены совершенно одинаковы у всех особей одного вида. Изменения в этих генах летальны для организма, так как они кодируют жизненно важные признаки вида, свойственные ему как уникальному образованию. Благодаря этому открытию (ученые удостоены Государственной премии Российской Федерации) стало понятно, почему виды консервативны и не преобразуются в другие: каждый вид имеет отличительные признаки, кодируемые мономорфными генами, изменения в которых пагубны.

20

после пребывания в постоянном магнитном поле, влиянии поля на нервную систему, изменении характеристик крови и т.п.

В целом ткани организма являются диамагнетиками, хотя встречаются

ипарамагнитные компоненты. Ферромагнитных частиц в организме нет. Практическое применение – магнитотерапия – использование посто-

янных магнитов для длительного локального воздействия на пораженную зону пациента. Конкретных сведений о первичном механизме действия в литературе нет. Имеются лишь сведения о различных лечебных эффектах. Относительно достоверными можно считать сведения о растворении различных солевых отложений в зонах подвижного или полуподвижного соединения костей.

Кроме того, сильные постоянные магниты применяются в медицине и ветеринарии для извлечения магнитных инородных тел, к примеру, из желу- дочно-кишечного тракта (магнитный зонд), из глаз (глазной электромагнит) или из открытых ран. В последние годы широкое применение нашли магнитные зонды, предназначенные для профилактики кормового травматизма крупного рогатого скота. Грубые корма (сено, солома, комбикорм) часто засорены различными инородными телами (проволока, гвозди, стальная стружка и пр.), которые, проглатываются с пищей и вызывают кормовой травматизм. Эти тела в основном накапливаются в сетке желудка благодаря ее малому объему и ячеистому строению слизистой оболочки. При сокращении сетки, брюшного пресса и диафрагмы они перемещаются, а острые предметы обычно вонзаются в слизистую оболочку или прободают всю толщу преджелудка. Экономический ущерб, приносимый молочному животноводству кормовым травматизмом, весьма значителен. Ущерб определяется не только вынужденным убоем животных, но также недополучением приплода вследствие абортов и снижением удоя.

Для предупреждения травматических заболеваний, связанных с попаданием в преджелудок ферромагнитных предметов с кормом, используют магнитные зонды, рис. 12. Головка зонда 1 представляет собой цилиндрический магнит, усеченный на концах, что позволяет резко увеличить величину магнитного поля в этих местах (до 0,25 Тл) и соответственно создать большую подъемную силу (до 50 Н). Резиновая манжета 2 охватывает магнитную головку с притянутыми предметами. Зевник 3 и фиксатор на челюсти 4 позволяют провести процедуру извлечения инородных тел в безопасном для

2

3

4

1

Рис. 12

21

врача и животного режиме.

В профилактических целях используют магнитные кольца овальной формы длиной до 65 мм. Их вводят животному перорально. Пройдя через пищевод, кольцо застревает в сетке, где находится длительное время. Попадающие в сетку ферромагнитные предметы притягиваются кольцом и локализуются на нем, а не вонзаются в стенки сетки. Периодически кольцо вместе с приставшими к нему предметами извлекают магнитным зондом.

Конечно, лучший способ избежать «ферромагнитного» травматизма – тщательно сортировать корма перед закладкой в кормушку. При этом можно использовать сильные магниты.

§ 7. Электротерапия и электрохирургия на переменном токе

Действие переменного (синусоидального) тока на живые ткани зависит от его частоты. На низких частотах (0-10 кГц) действие в основном раздражающее, на высоких (выше 10 кГц) – прогревающее.

Первичный физический механизм действия низкочастотного переменного тока на живую ткань существенно не отличается от действия постоянного тока. Здесь также электропроводность определяется, во-первых, ионной проводимостью тканей и, во-вторых, поляризационными явлениями, происходящими на клеточных и тканевых мембранах. Приближенную эквивалентную электрическую схему живой ткани для переменного тока можно также представить рис. 7.

Отличие в том, что пассивные электрические свойства1 живой ткани заметно зависят от частоты тока. Именно на переменном токе становятся особенно заметны отличия живой ткани от раствора электролитов. При пропускании переменного тока через растворы электролитов их удельное сопро-

	ρ, Ом·см	тивление практически не меняется в диапазоне час-
103		тот от нескольких герц до 1 МГц. Погибшие ткани
		организмов ведут себя почти так же (пунктирная
102		линия на рис. 13). Для живых тканей характерна со-
		всем другая зависимость: при увеличении частоты
10	103	106 ν удельное сопротивление живой ткани или живых
	Рис. 13	клеток падает (сплошная линия на рис. 13)2. Как
		объяснить такую зависимость?

На низких частотах до 1 кГц проводимость ткани обусловлена, как и на постоянном токе, ионной проводимостью жидких сред (ток течет преимущественно через сопротивление R2 в схеме на рис. 7). По мере увеличения час-

1Пассивные, то есть не имеющие прямого отношения к электрической возбудимости и активности тканей, а проявляющиеся при действии источников тока внешнего для организма происхождения.

2На рис. 13 показана зависимость удельного сопротивления мышечной ткани от частоты в логарифмическом масштабе: сплошная кривая – живая (нативная) мышца, пунктирная кривая – та же мышца после инкубации в спирте в течение часа.

22

тоты тока емкости мембран все в меньшей степени успевают «перезаряжаться» за период колебаний тока (емкостное сопротивление конденсатора С на рис. 7 падает с ростом частоты, и ток хорошо течет и через сопротивление R1, поэтому суммарное сопротивление схемы уменьшается).

Итак, с увеличением частоты уменьшается емкостное сопротивление мембран, и внутриклеточная среда начинает принимать участие в проводимости, что и приводит к уменьшению удельного сопротивления живой ткани. В мертвой ткани мембраны мертвых клеток проницаемы для ионов, поэтому никаких поляризационных явлений и емкостных эффектов нет (в схеме рис. 7 конденсатор отсутствует), и сопротивление от частоты не зависит.

На частотах несколько мегагерц влияние емкости мембран практически полностью прекращается.

На частотах выше 0,5 МГц смещения ионов под действием приложенного поля становятся соизмеримыми с их смещениями в результате молекулярного теплового движения. Поэтому на высоких частотах электрический ток не вызывает раздражающего действия. В качестве основного первичного эффекта остается лишь тепловое воздействие.

Приведем несколько примеров практического применения переменного тока в медицине и ветеринарии.

1. Фарадизация1.

Это метод диагностического и лечебного применения переменного тока низкой частоты (30-150 Гц). При пропускании такого тока через здоровые мышцу или нерв, идущий к ней, наступает длительное судорожное сокращение мышцы, аналогичное ее сокращению при физической работе. При поражении мышцы или иннервирующего ее двигательного нерва электровозбудимость снижается и может совершенно исчезнуть. Поэтому фарадизацию используют в электродиагностике нервно-мышечного аппарата человека и животных. Кроме того, пропускание низкочастотного переменного тока усиливает крово- и лимфообращение в мышце, улучшает обмен веществ, повышает ее сократительную способность, что ведет к укреплению мышцы. Поэтому в терапии фарадизацию применяют при травматических поражениях нервно-мышечного аппарата, при атрофиях мышц вследствие их длительного бездействия, при атониях кишечника, мочевого пузыря, матки.

2. Диатермия2.

Диатермия – пропускание тока высокой частоты (1,76 МГц) через ткань для местного прогревания путем наложения электродов. Регулирование мощности тока позволяет осуществлять дозировку. Под влиянием высокочастотных токов расслабляется скелетная мускулатура и мышцы внутренних органов, в том числе и сосудов. Эта особенность биологического действия токов используется при лечении спазмов сосудов, мочеточников, желчевыводящих протоков, желчного пузыря, а также при лечении язвенной болезни

1По имени английского физика М. Фарадея.

2В переводе – сквозное прогревание.

23

желудка. В ветеринарии диатермию применяют при заболеваниях органов дыхания, нефритах, артритах и др. Выделение в тканях большого количества тепла ведет к усилению лимфо- и кровообращения, к усилению обмена веществ и повышению защитной функции лейкоцитов. Это позволяет успешно лечить хронические воспалительные заболевания, даже если воспалительный процесс локализован на значительной глубине. Вследствие быстрой смены направления тока, электролиза (то есть разрушения тканей вблизи электродов) не происходит. Это позволяет прикладывать электроды без матерчатых прокладок непосредственно к телу. Недостатком, ограничивающим применение диатермии, является непродуктивный прогрев кожных покровов и подкожной жировой клетчатки.

3. Индуктотермия.

В отличие от диатермии этот метод не вызывает нежелательного перегрева кожного покрова. В основе индуктотермии лежит возбуждение вихревых токов в теле человека или животного внешним высокочастотным электромагнитным полем (в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея). Катушки для индуктотермии имеют всего несколько витков. Для прогревания внутренних органов катушки имеют вид плоской спирали, которую прикладывают к телу, рис. 14, а). Чтобы прогреть конечности, на них наматывают 1-2 витка изолированного кабеля, соединенного с генератором высокочастотного тока (10-15 МГц), рис. 14, б). На рис. 14 показана индуктотермия плечевого а) и скакательного б) суставов лошади. Физиологическое действие индуктотермии мало отличается от действия диатермии, поэтому она используется для лечения тех же заболеваний. Единственно она дает более глубокое и равномерное прогревание. Однако при проведении этой процедуры следует помнить, что в отличие от диатермии здесь сильнее нагреваются ткани с меньшим удельным сопротивлением, то есть с более интенсивным кровоснабжением (сосуды, печень, мышцы).

а)

б)

Рис. 14

24

4. Дарсонвализация1.

Этот метод электротерапии заключается в применении слабого импульсного тока высокой частоты и большого напряжения для лечения неврозов и местных нарушений питания тканей (форма импульсов напряжения, создаваемых высокочастотным генератором показана на рис. 15, а). Для местной дарсонвализации используют ток 10-15 мА с частотой 0,5 МГц. Напряжение на электроде до 20-30 кВ. Стеклянный вакуумный электрод перемещается по поверхности тела (различные формы таких электродов-насадок показаны на рис. 15, б), справа – ручка-резонатор). При этом между телом и электродом происходят высокочастотные разряды, вызывающие раздражение чувствительных нервных окончаний кожи. Раздражения рефлекторно через центральную нервную систему вызывают расширение кровеносных сосудов, что ведет к улучшению питания тканей и оказывает болеутоляющее действие. Метод применяется для лечения варикозного расширения вен, отморожений, трофических язв, при болях в области сердца, обусловленных неврозами и спазмами его сосудов, при лечении заболеваний поверхностно расположенных нервов и нервных сплетений. Кроме того, под влиянием поверхностных токов улучшается питание кожи и повышается ее эластичность.

V, кВ

0 t, мс

0,1 20

а)

б)

Рис. 15

1 По имени французского физиолога д’Арсонваля.

25

5. Ультравысокочастотная терапия.

В ультравысокочастотной терапии используют электромагнитное поле с частотой от 30 до 300 МГц. В нашей стране выпускают аппараты УВЧтерапии с частотой 40,68 МГц, что соответствует длине волны 7,34 м, на которой не проводятся никакие радиопередачи. Животное или

					~ E	отдельный его орган помещают в конденсатор, входящий в
						состав колебательного контура (рис. 16). При УВЧ-терапии
		Рис. 16				нагрев костной, мышечной и жировой тканей происходит
						интенсивнее, чем нагрев кровеносных сосудов, лимфатиче-

ских узлов и пр. То есть сильнее нагреваются ткани с бóльшим удельным сопротивлением. Кожа относительно «прозрачна» для УВЧ поля, и его действие сильнее выражено в глубоколежащих тканях. Следует отметить, что тепловой эффект при терапевтических УВЧ-процедурах сравнительно невелик и, по-видимому, не является основным для терапевтического действия. Электромагнитное поле ультравысокой частоты оказывает ряд физикохимических воздействий, к которым относятся усиление активизации ферментов, превращение грубодисперсных белковых молекул в менее крупные с соответствующим изменением рН цитоплазмы и т.п. В ветеринарии УВЧтерапию применяют при острых воспалительных процессах в суставах, при маститах, гайморитах, фурункулезе и других заболеваниях.

Однако следует помнить, что при больших интенсивностях электромагнитного поля ультравысокой частоты в организме возникают необра-

тимые последствия. Так, у крыс, подвергавшихся действию мощного УВЧ поля, появлялись отеки слизистых оболочек, набухание носа, губ. При еще больших интенсивностях наступал паралич конечностей, и крысы погибали.

6. Микроволновая терапия.

В микроволновой терапии используют сверхвысокочастотные электромагнитные колебания (СВЧ), которым соответствуют дециметровые и сантиметровые волны. В России для этого вида высокочастотной терапии выделены волны 65 см (дециметровая или ДМВ-терапия на частоте 460 МГц) и 12,6 см (сантиметровая СМВ-терапия на частоте 2375 МГц). Электромаг-

	нитные колебания создаются магнетронным
	генератором, сочетающим в себе функции
	электронной лампы и колебательного конту-
	ра. Электромагнитные волны направляют на
	соответствующий участок тела специальными
	излучателями, имеющими вид полых цилинд-
	ров, рис. 17. Цилиндр является волноводом,
	по которому распространяется электромаг-
	нитная волна и выходит наружу.
	Сантиметровые волны проникают в ор-
	ганизм на глубину 2-6 см, а дециметровые –
	на глубину 7-9 см. Наибольшее поглощение
Рис. 17	энергии и выделение тепла происходит в тка-
26

нях, богатых водой (мышцы, кровь). Кости и жировые ткани нагреваются меньше. Нетепловой механизм воздействия микроволнового излучения изучен меньше. Он сводится к различным электрохимическим изменениям и структурным перестройкам в сложных биоколлоидных системах: изменение осмотического давления в клетках, проницаемости мембран, коллоидного состояния цитоплазмы и межклеточных жидкостей. Эти изменения влияют на обменные процессы в клетках и при определенной дозировке оказывают положительное влияние на организм. При малой интенсивности излучения превалирует нетепловой механизм, а при большой – тепловой.

Кроме того, под действием микроволн образуются биологически активные вещества (гистамин, ацетилхолин и др.), которые, проникая за зону облучения с потоками крови и лимфы, вызывают раздражение рецепторов далеко от места облучения. Таким образом, локальное облучение приводит к общему физиологическому эффекту.

В ветеринарии микроволновое облучение применяют при заболеваниях периферической нервной системы, гинекологических заболеваниях и др. При этом, как и для УВЧ-процедур, нужно помнить о негативном действии микроволнового излучения большой интенсивности на организм. Наибольшему влиянию подвержен хрусталик глаза, стекловидное тело и другие ткани с недостаточным кровоснабжением, то есть с плохой терморегуляцией. Кроме того, при поглощении электромагнитных волн СВЧ-диапазона в клетках происходит разрыв водородных связей в макромолекулах, переориентация молекул ДНК и РНК, что в свою очередь нарушает многие биологические процессы.

7. Электротомия1.

Это метод электрохирургии, позволяющий рассекать ткани с помощью токов высокой частоты. Активный электрод здесь имеет форму тонкого лезвия, что обеспечивает высокую плотность тока (до 40 мА/мм2). После включения высокочастотного тока лезвием проводят без давления по поверхности рассекаемой ткани. Теплота, выделяющаяся при прохождении по тканям переменного тока, разрушает эти ткани, которые при этом просто испаряются. Разрез получается почти бескровным, поскольку сосуды краев раны тут же «завариваются» вследствие электрокоагуляции. Второй электрод (неактивный) делают с большой площадью.

8. Электрокоагуляция2.

При электрокоагуляции происходит «сваривание» ткани высокочастотным током. Активный электрод в форме шара или диска плотно прижимают к ткани, после чего на несколько секунд включают высокочастотный ток. Ткань под электродом нагревается до 80 оС, что приводит к необратимому свертыванию тканевых белков – коагуляции. Плотность тока вблизи электрода 6-10 мА/мм2, но резко уменьшается с увеличением расстояния от элек-

1еще одно название диатермотомия

2еще одно название диатермокоагуляция

27

трода. Поэтому глубина электрокоагуляции не превышает диаметра активного электрода, что немаловажно в микрохирургии1. Важнейшей областью применения электрокоагуляции является остановка кровотечений при опе-

рациях.

Заканчивая параграф, еще раз напомним, что безопасный ток через тело человека не превышает 1 мА, а ток в 100 мА приводит к серьезным поражениям организма. Для лошадей и коров этот порог выше, до 300 мА, для мелких животных – ниже. Поражающее действие имеет ток, а не напряжение, что необходимо учитывать при проведении электрофизиологических процедур. Характер воздействия электрического тока на организм человека представлен в таблице. Аналогичное действие оказывает ток и на животных.

Сила тока, мА	Постоянный ток	Переменный ток (50 Гц)
< 0,5	Не ощущается	Не ощущается
0,6-1,5	Не ощущается	Слабый зуд, пощипывание кожи
		под электродами
2-4	Не ощущается	Ощущение тока распространяется
		на запястья рук, слегка сводит руки
5-10	Зуд, ощущение нагрева	Сильные боли и судороги в руках,
		руки трудно оторвать от электродов
10-15	Усиление нагрева	Едва переносимые боли в руках,
		руки практически невозможно ото-
		рвать от электродов
20-25	Дальнейший нагрев кожи и внут-	Руки парализуются мгновенно,
	ренний нагрев, сокращения мышц	оторваться от электродов невоз-
	рук	можно, сильные боли, затруднение
		дыхания
25-50	Сильный нагрев, боли и судороги в	Очень сильная боль в руках и гру-
	руках	ди, дыхание крайне затруднено,
		может наступить паралич дыхания
		и потеря сознания
50-80	Очень сильный поверхностный и	Паралич дыхания, нарушение ра-
	внутренний нагрев, сильные боли в	боты сердца
	руках и груди, руки невозможно
	оторвать от электродов, затрудне-
	ние дыхания
80-100	Паралич дыхания	Паралич дыхания, при действии
		более 3 с – паралич сердца
100-300	Те же действия за меньшее время

>500 Дыхание парализуется через доли секунды, возможна временная остановка сердца, при протекании тока в течение нескольких секунд – тяжелые ожоги и разрушение тканей

1 В настоящее время в микрохирургии активно используются лазеры. Узкий световой луч применяется и как скальпель для разрезания тканей, и как «сварочный аппарат» для капилляров.

28