Лазер сәулесінің биологиялық ұлпаларға әсер ету механизмі.

Лазер сәулесінің биологиялық ұлпалармен әсерлесуінің сипатына қарай оның фотобиологиялық әсерін үш түрге бөлуге болады:

1) фотодеструктивті әсері, осы кезде жарықтың жылулық, гидродинамикалық, фотохимиялық эффектілері ұлпалардың бұзылуын (деструкциясын) тудырады. Лазермен әсерлесуінің осы түрі лазерлі хирургияда қолданылады.

2) фотофизикалық және фотохимиялық әсері, осы кезде биоұлпалармен жұтылған жарық оның атомдары мен молекулаларын қоздырады, фотохимиялық және фотофизикалық реакциялар тудырады. Осы лазер сәулесі терапевтік сәуле ретінде қолданылады.

3) ауытқушылық тудырмайтын әсері,осы кезде биосубстанция жарықпен әсерлесу үрдісі кезінде өзінің қасиеттерін өзгертпейді. Бұл шашырау, шағылу, ену сияқты эффектілер. Осы үшінші түрі диагностикада (лазерлі спектроскопия) қолданылады.

Фотобиологиялық эффектілер лазер сәулесінің параметрлеріне байланысты: толқын ұзындығына, жарық энергиясы ағынының интенсивтілігіне, биоұлпаларға әсер ету уақытына. Лазерлі терапияда 100 мВт/ см² – тан артық болмайтын төменгі интенсивті жарық ағыны қолданылады. Бұл ашық күнгі Жер бетіндегі Күн сәулесінің интенсивтілігіндей. Сондықтан оны төменгі интенсивті лазер сәулесі (ТИЛС) деп атайды.

Спектрдің ультракүлгін, көрінетін, инфрақызыл аймақтарындағы жарыққа фотобиологиялық белсенділік тән. Фотобиологиялық үрдістердің негізіне жарықтың әсерінен пайда болатын фотохимиялық және фотофизикалық реакциялар жатады.

Фотофизикалық реакциялар обьектіні түрлі дәрежеге (0,1- 0,3⁰ С аймағында)дейін қыздырумен, жылудың биоұлпаларда таралуымен анықталады. Биомембраналарда температураның айырмашылығы айқын білінеді, бұл және иондарының қарсы ағысына, ақуыз арналарының ашылуына, молекулалар мен иондар тасымалының артуына әкеліп соғады.

Фотохимиялық реакциялар жарықты жұтатын заттың атомдарындағы электрондардың қозуымен анықталады. Молекулалық деңгейде бұл заттың иондануы түрінде, оның қалпына келуі, фотототығу түрінде, молекулалардың диссоциациясы түрінде өрнектеледі.

Лазер сәулесі жасушадағы бояғыш заттармен таңдамалы жұтылады. Меланин (қара- қоңыр түсті) пигменті (ағзадағы бояғыш зат) күлгін аймақтағы жарықты жақсы жұтады, порфирин мен оның туындылары қызыл аймақтағы жарықты жақсы жұтады.

Лазер энергиясын жұтылуы ерекше пигменттері, фотобиологиялық нысанасы болмайтын түрлі молекулалық құрылымдар да жұтады. Су спектрдің көрінетін жарығы мен қызыл бөлігін жұтады. Бұл мембрананың су қабатының құрылымының ұйымдасуын ауыстырып, мембрананың термолабильді арналарының қызметін өзгертеді.

Ағзаның биологиялық құрылымында меншікті электромагниттік өрістері мен еркін зарядтары болады. Олар лазер сәулесінің әсерінен қайтадан үлестіріледі.

Бірінші ретті химиялық реакциялар еркін радикалдардың пайда болуымен, биосубстраттардың тотығу үрдісінің басталуымен сүйемелденеді. ТИЛС жасушаның метаболалық белсенділігіне түрткі береді, өмір сүру мен регенерация (қалпына келу) үрдістеріне әсер етеді, адамның жасушаларындағы ядроларда ДНҚ мен РНҚ-ң мөлшерінің артуына әкеліп соғады, қарсы мутагендік (мутация тудыратын заттар немесе тұқым қуалайтын өзгергіштік) эффект тудырады, ДНҚ-ң бірігуін (синтез) белсендіреді, радиацияға ұшыраған жасушалардағы қалпына келу үрдістерін үдетеді. Бұл ТИЛС-н онкологияда, зиянды өндірісте, әскери медицинада қолдануға мүмкіндік береді.

ТИЛС-і митохондриялардағы АҮФ энергиясының универсалды көзінің өндірілуіне түрткі болады, митохондрияның тыныс алу тізбегінің жұмыс істеу эффективтілігін арттырады. Митохондрия мембранасында қайта құрулар жүреді. Лазерлі терапия кезінде қаныққан және қанықпаған липидтердің қатынасы, мембрананың липидті құраушысының тұтқырлығы өзгереді, бұл мембранадағы құрылымның қайта құрылуына, оның функционалдық күйіне, мембранамен байланысқан ферменттердің белсенділігіне әсер етеді.

ТИЛС-і метаболизмі бұзылған патологиялық өзгерген ұлпаларда энергиямен байланысты үрдістердің жеделденуін, маңызды ферменттердің белсенділігінің артуын, олардың энергиямен байытылуын, митохондрияның белсенділігінің артуымен ұлпалардың оттегіні пайдалануының төмендеуін, олардың энергиямен байытылуын, ұлпалардағы гликолиз интенсивтілігінің күшеюін тудырады.

Екінші ретті эффектілер бейімделу мен компенсаторлы реакциялардың жиынтығы болып табылады. ТИЛС-і орталық жүйке жүйесінде дисбалансты (ағзаға керекті заттардың кірісі мен шығысы арақатынасының бұзылуы) жояды. Лазер сәулесінің дозасы түрткі беруші және езіп- жаншушы эффектілерді анықтайды, бұл лазерді әлсізденген науқастар үшін, педиатрияда, созылмалы аурулар кезінде таңдап қолдануға мүмкіндік береді.

Зат жарық квантын жұтқан кезде төменгі энергетикалық деңгейдегі электронның бірі жоғарғы энергетикалық деңгейге өтіп, атом не молекуланы қозған (синглетті не триплетті) күйге аударады. Сыртқы фотоэффект кезінде электрон фотонды жұтып, затты тастап кетеді. Бірақ жарықтың биообьектімен әсері кезінде осы көрініс аса аз- маз айқындалған. Жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерде (ағза ұлпалары осылар сияқты) электрон фотонды қармап алып, затта қалады және аса жоғарғы энергетикалық деңгейлерге өтеді (синглетті не триплетті). Осы ішкі фотоэффект деп аталады. Ол жарықтың әсерінен жартылай өткізгіштіктің электр өткізгіштігінен (фото өткізгіштік құбылысы), жарықтандырылатын обьектінің түрлі бөліктері арасында потенциалдар айырмасының пайда болуынан (фото қозғаушы күштің – фотоЭҚК) көрінеді. Осы құбылыстар заряд тасымалдаушылар- өткізгіштік электрондары мен кемтіктердің пайда болуымен анықталады. Сәулелендірілетін обьектінің біраз атомдары мен молекулаларының қозған күйге өтулері нәтижесінде осы заттың диэлектрлік өтімділігі өзгереді (фотодиэлектрлік эффект).

Фотоөткізгіштік концентрациялық және қозғалғыштық болып бөлінеді. Концентрациялық заряд тасымалдаушылардың концентрациясы өзгерген кезде пайда болады. Ал қозғалғыштық салыстырмалы кіші энергиясы бар фотондарды жұтқан кезде пайда болады және электрондардың өткізгіштік аймағының шекарасында өтулерімен байланысты. Осындай өтулер кезінде тасымалдағыштар саны өзгермейді, бірақ бұл олардың қозғалғыштығын өзгертеді. Электрондық қозған күйлердің пайда болуы жасуша мембранасының энергетикалық белсенділігінің, сұйық кристалды құрылымның пішінінің өзгеруіне, ағзаның сұйық ортасының құрылымдық альтерациясына (ұлпа құрылымының бұзылуы), фотолиз өнімдерінің түзілуіне, ортаның рН-ң өзгеруіне әкеліп соғады.

Жасушаның барлық қызметінде тура және маңызды қатысатын биомембраналардың энергетикалық белсенділігінің артуы биологиялық үрдістердің өзгеруіне, химиялық және электрохимиялық потенциалдың градиентіне қарама- қарсы бағытта жүретін мембрана арқылы заттың тасымалының артуына әкеліп соғады, негізгі биоэнергетикалық үрдістерді күшейтеді, әсіресе тотығу фософрлау. Төменгі энергиялы лазер сәулесінің әсерінен жасуша мембранасының липидті қос қабатты пішіні өзгереді, бұл липидтер бастарының бағытының өзгеруіне әкеліп соғады. t = 37 ⁰С жуық кезде, яғни өте орнықсыз күйде липидті қос қабат фазалық алмасу нүктесіне тікелей жақын болады, сол себепті лазермен әсер еткендегі қосымша энергия жасуша мембранасының фазалық алмасуын ынталандырады, өйткені ол сұйық кристалды болып табылады. Зақымдалған ұлпаға лазер сәулесімен әсер ету жасуша ішіндегі ісікті кішірейтеді, бұл ұлпалардағы қан ағысының артуымен, зат тасымалының жеделденуімен байланысты.

Лазерлі терапияны дербес әдіс түрінде де, дәрмектік емдеумен (гормональді емдеумен, физиотерапия әдістерімен) комплексті түрде де жүргізуге болады. ТИЛС-і емдеу үрдісі кезінде дәрілік заттарға сезімталдықты өзгертуі мүмкін.

Барлық фотобиологиялық үрдістерде жарық энергиясы химиялық түрлендірулердің жеделді бөгеттерін жеңу үшін қажет. Осы үрдістер мынадай кезеңдерден тұрады: ұлпа фотоакцепторының жарықтың жұтып, энергия миграциясының электрондық- қозған күйінің құрылуы, бірінші ретті фотофизикалық әрекет, аралық кезеңдердің фото өнімдерінің пайда болуы, бірінші ретті химиялық өнімдердің түзілуі, физиологиялық- биохимиялық үрдістер, ақырғы фотобиологиялық эффект.

ТИЛС-ң биообьектіге өту жолында ең бірінші тері жамылғысы жатыр. Терінің оптикалық диапазондағы электромагниттік толқындарды шағылыстыру мен өткізу коэффициенті түрлі себептерге байланысты: әсер ету бөлігінің салқындауына, жынысына, жасына, сәуленің түсу бұрышына, тері жамылғысының түсі мен реңденуіне.

Жарық энергиясын жұтқан кезде түрлі физикалық үрдістер пайда болады, солардың негізгілері ішкі және сыртқы фотоэффект, молекулалар мен трүлі комплекстердің электролиттік диссоциациясы болып табылады.

ТИЛС-і тек атомдық- молекулалық және жасушалық деңгейде ғана әсер етіп қоймайды, сонымен қатар мүшелер деңгейінде де:

- рецептативті сезімталдықтың төмендеуі;

- қабыну фазасының ұзақтылығының кемуі;

- ісіктер мен ұлпалар күштенуінің төмендеуі;

- ұлпалардың оттегіні жұтуының артуы;

- қанағысы жылдамдығының артуы;

- қантамырының қабырғасы арқылы зат тасымалының жеделденуі;

Клиникалық эффектілерді де тудырады:

- қабынуға қарсы;

- ауырсыздандыру;

- регенераторлы (қалпына келуі);

- денсенсибильдеуші;

- иммунді реттеуші;

- жергілікті қанайналымды жақсарту;

- бактерицидті және бактериостатикалық.