UDK 61 Медицина. Охрана здоровья
GRNTI 76.29 Клиническая медицина
OKSO 30.07.01 Фундаментальная медицина
BBK 541 Внутренние болезни
TBK 5715 Общая патология. Патофизиология
BISAC MED068000 Pathophysiology
The paper explored the possibility of using the complex for registration and spectral analysis of microvibrations of the brain for mass examinations, professional selection of contingents working in difficult climatic conditions of the North and the Far East. Spectral characteristics of factors leading to increased expression of TRPM8 cold receptors were studied in the rhythms of brain activity using a menthol functional test. The results of the work can be used to identify people at risk of developing bronchopulmonary pathology.
head microvibrations, menthol functional test, TRPM8 cold receptor, bronchopulmonary pathology
Введение. Формирование нового состояния динамического стереотипа в процессе адаптации человека на территориях Дальнего Востока и Севера зависит в основном от интенсивности и длительности воздействия экстремальных, преимущественно холодовых факторов. От организма требуется постоянное напряжение регуляторных систем с повышением энергозатрат и использования функциональных резервов организма. Актуальным является предварительный отбор контингентов на холодовую выносливость и склонность к бронхолегочным заболеваниям [1].
Наибольший интерес, в случае изучения холодовой устойчивости, представляют эпигенетические изменения экспрессии белков температурной рецепции, эритропоэза, антиоксидантной защиты и выносливости организма (TRPM8, SOD1, NRF2 и т.д) [2].
Холодовые рецепторы TRPM8 широко экспрессированы в респираторном тракте человека и способны опосредовать холодовую гиперрекативность дыхательных путей, секреторный и воспалительный ответ при охлаждении. Проницаемый для кальция катионный канал рецептора TRPM8 черезвычайно экспрессирован в нескольких аденоматозных раках, в частности, раке молочной железы +ER статуса, раке предстательной железы. Выявить повышенную экспрессию рецептора TRPM8 можно при проведении ментоловой функциональной пробы [3, 4].
В наших работах была обоснована и исследована возможность изучения функций органов, экспрессии/депрессии ряда белков на основе тонкого спектрального анализа и оценки изменений частотного рельефа ритмической активности головного мозга [5, 6, 7].
Основная часть. Целью настоящей работы было выявление изменений в спектре микровибраций головного мозга при проведении ментоловой функциональной пробы у практически здоровых людей, склонных к бронхолегочным заболеваниям, больных аденоматозным раком предстательной железы, - как факторов способствующих экспрессии катионных каналов холодовых рецепторов TRPM8.
Дизайн настоящего исследования носил «учебный» характер. Предусматривалось получение предварительных результатов и проверки выдвинутых гипотез с целью планирования и проведения последующих широкомасштабных исследований. Исследовались в основном практически здоровые добровольцы – мужчины и женщины в количестве 10 человек в возрасте от 28 до 60 лет. Три человека из них имели склонность к бронхолегочным заболеваниям. Критерием включения было наличие профилактического осмотра без признаков обострения хронических заболеваний.
Из архивных данных был изучен один пациент (ЧВ), данные с которого были получены при многолетнем мониторинге стадий развития рака предстательной железы, представленный 164 информационными кадрами регистрации ритмической активности головного мозга. Критерием исключения добровольцев были – наличие в анамнезе неврологических заболеваний, не понимание сути проводимых исследований.
Для изучения микровибраций головного мозга был использован опытный образец аппарата для регистрации и спектрального анализа акустического поля головного мозга «РС АЭГ-01». Его основные отличия от известных регистраторов ЭЭГ – нацеленность на изучение и построение медленно изменяющегося спектрального рельефа активирующей системы мозга. Микровибрации головы регистрировали два пьезокерамических датчика диаметром 60 мм расположенных в височно-теменной области симметрично слева и справа. Время исследования и интегрирования сигнала при проведении спектрального анализа было выбрано 160 сек. Частотная матрица строилась из 8400 спектральных полос в диапазоне частот от 0,1 до 27 Гц [5, 7, 8]. Аппарат обеспечивал высокую повторяемость результатов исследований, имел встроенную экспертную систему для оценки множества функций отдельных органов. Исследование проводилось следующим образом:
- испытуемый находился полулежа в кресле в спокойном физиологическом состоянии 10-15 мин;
- последовательно записывались три фоновых кадра акустоэнцефалограммы (АЭГ) по 160 сек каждый, при этом датчики микровибраций находились симметрично в височно-теменных отведениях;
- испытуемому предлагалось вдыхать через нос ментол (ментоловый карандаш) в течении 7 минут со снятыми датчиками;
- по окончании ментоловой экспозиции испытуемый отдыхал в спокойном состоянии в течении еще 10 минут со снятыми датчиками;
- после отдыха, последовательно записывались пять контрольных кадров АЭГ по 160 сек каждый;
В результате проведения функциональной пробы с ментолом на 7 здоровых добровольцах на графиках разницы между усредненным фоном и усредненным контролем (реакция огибающей спектра) для каждого добровольца были получены реакции в спектральной области 6-7 Гц. Средняя амплитуда реакции правого полушария (R) для семи практически здоровых испытуемых была не более 0,5 ед. в доверительном интервале от 0,4 до 0,7 ед. на частотах от 6,1 до 6,8 Гц (p=0,05). Три испытуемых были подобраны со склонностью к бронхоспазмам на холод, частыми простудными заболеваниями. Функциональная проба с ментолом дала реакцию возбуждения асимметрии спектра правого полушария со средней амплитудой 1,7 на частоте 6,17 Гц (Рис. 1). На оси частот черной полосой выделена расчетная область реакции спектра гена TRPM8 с частотой 6-7 Гц. Пунктиром показан график огибающей спектра левого полушария. Цельная линия графика – правое полушарие. Справа ось номера сегмента или спектрального тома Th11. На вертикальной оси маркера амплитуда реакции правого и левого полушарий (+0,79; - 0,96) и текущая частота реакции 6,1655 Гц. Предварительно можно предположить, что амплитуда реакции правого полушария в области частот 6,1 – 6,8 Гц на ментоловую пробу значительно выше у пациента с бронхо-легочной дисфункцией (1,7), чем у практически здоровых (0,5). Регистрируемая реакция в полосе частот 6,1-6,8 Гц совпадала с расчетной полосой частот для белка TRPM8.
Рис.1. Пример графика реакции огибающей спектра на функциональную пробу с ментолом
испытуемого П, склонного к бронхоспазмам при холоде и заболеваниям верхних
дыхательных путей.
У пациента (ЧВ) с раком простаты для надежного результата была проведена суммация всех 164 записей с получением усредненной спектральной матрицы. Ментоловая проба не проводилась. В спектральной области 6-7 Гц был обнаружен спектральный максимум синхронно в левом и правом полушарии на частоте 6,55 Гц со средней амплитудой 0,229 ед. Амплитуда спектральной гармоники 6,55 Гц значительно преобладала над окрестностью других частот.
Выводы. Результаты работы показали, что проведение ментоловой функциональной пробы с регистрацией спектра микровибраций головного мозга эффективно для выделения людей с повышенной экспрессией температурного рецептора TRPM8, склонных к холодовой гиперреактивности дыхательных путей и других бронхолегочных заболеваний. Было выявлено, что такой фактор дополнительной экспрессии рецептора TRPM8 как ментоловая функциональная проба, дает при обследовании добровольцев из группы риска повышенную реакцию АЭГ в области частот 6,1-6,8Гц при средней амплитуде спектральной оценки до 1,7 ед., значениях в норме не более 0,5 ед. Возникающая при этом асимметрия с преобладанием активности правого полушария была характерна только для выраженных дисфункций и патологических состояний. Полученные данные могут быть использованы для разработки системы профилактических осмотров населения и отбора спецконтингентов для работы в сложных климатических условиях Севера и Дальнего Востока, проведения более масштабных исследований в этом направлении.
1. Agadzhanyan E.A., Elfimov A.I., Sagitova A.S. i dr. Obschie i chastnye voprosy adaptacii cheloveka k usloviyam Severa. Magadan: SVNC DVO RAN. 2007. 208s.
2. Shubert E.E. Osobennosti adaptivnyh reakciy i reproduktivnoe zdorov'e cheloveka v ekologicheskih usloviyah Severo-Vostoka Rossii. Monografiya. Magadan: Izd. SMU, 2004. 184s.
3. Naumov D.E. Termochuvstvitel'nye ionnye kanaly TRPM8 (Obzor literatury) // Byulleten' fiziologii i patologii dyhaniya. Vyp.42. 2011. S.89-95.
4. Vzaimosvyaz' ekspressii gena kationnyh kanalov TRPM8 s holodovoy giperreaktivnost'yu dyhatel'nyh putey u bol'nyh bronhial'noy astmoy / Naumov D.E., Kotova O.O., Gassan D.A. i dr. // Byulleten' fiziol. i patologii dyhaniya. Vyp.72. 2019. S.33-38. DOI: 10.127337/article_5d09d6a0d7552.76525437
5. Shabanov G.A., Maksimov A.L., Rybchenko A.A. Funkcional'no-topicheskaya diagnostika organizma cheloveka na osnove analiza ritmicheskoy aktivnosti golovnogo mozga. Vladivostok: Dal'nauka, 2011. 206 s.
6. Shabanov G.A., Maksimov A.L., Rybchenko A.A. Spektral'no-volnovaya model' visceral'nogo mozga i vozmozhnosti ee transkripcii na molekulyarnyy uroven'// Materialy IX mezhdunarodnogo kongressa «Biotehnologiya: sostoyanie i perspektivy razvitiya». 20-22 fevralya 2017. Moskva: OOO «RED GRUPP». 2017, T.1, S.400-401.
7. Shabanov G.A., Rybchenko A.A. Registraciya mikrovibraciy golovnogo mozga cheloveka kak osnova novyh medicinskih tehnologiy // Materialy XIII mezhdunar. nauch. konf. «Sistemnyy analiz v medicine» (SAM 2019) / pod obsch. red. V.P.Kolosova. Blagoveschensk, 2019. S. 42-45. DOI: 10.12737/collection_5d8335e34b6a76.02467823.
8. Registrator spektra ritmicheskoy aktivnosti golovnogo mozga: Patent na poleznuyu model' №180056 RF, MPK51 A61V 7/00 / Shabanov G.A., Lebedev Yu.A., Rybchenko A.A., Feygin S.A., Zubkov I.A. / NIC «Arktika» DVO RAN (RU), Zayavka № 2017119102; Prioritet 31.05.2017; opubl. 31.05.2018. Byul.№16.
