Перспективы использования отрицательных аэроионов в хирургической практике

Введение. Отрицательные аэроионы (ОАИ) были открыты более 100 лет назад. Большая заслуга в их изучении принадлежит русскому ученому А.Л. Чижевскому, который в течение нескольких десятков лет анализировал биологическое действие ОАИ на растительный и животный мир. В воздушной среде отрицательная молекула газа образуется при получении достаточной для выброса электрона энергии [1]. Далее электрон может присоединиться к другой нейтральной молекуле, после чего она приобретает отрицательный заряд и начинает проявлять повышенную биологическую активность [2].

Цель исследования. Дать анализ современному состоянию исследований по использованию отрицательных аэроионов в медицине и оценить перспективы применения ОАИ в хирургической практике.

Как известно, технический прогресс связан с загрязнением не только почвы и воды, но и атмосферы, что приводит к снижению в ней содержания ОАИ, которое в свою очередь неблагоприятно влияет на физическое и психическое здоровье населения [3, 4].

На начальных этапах исследования ОАИ A.P. Krueger, E.J. Reed [5] предположили, что механизм их биологического действия реализуется через активацию серотонина – одного из нейротрансмиттеров, связанных с нейробиоло-гическими механизмами, оказывающими стимулирующее влияние (сосудисто-нервное, эндокринное, метаболическое) на организм человека и животных

Анализ публикаций, затрагивающих проблему воздействия ОАИ на человека, показал, что их лечебный эффект связан с улучшением общего самочувствия, психоэмоционального фона и продуктивности [6–11], повышением работоспособности при физических нагрузках [12], возрастанием функциональной активности и дыхательных объемов легких у курильщиков [13, 14] и студентов с нарушенной дыхательной функцией легких [15]. Также имеются сведения, что использование ОАИ приводит к уменьшению симптомов воспаления в клеточной линии кератиноцитов человека, дезактивации спор плесени и различных аллергенов (в результате чего снижается выраженность симптомов аллергии на эти частицы), т.е. отрицательные аэроионы проявляют противовоспалительное и антиоксидантное действие [8, 16].

В других публикациях показано, что воздух, обогащенный ОАИ, нормализует артериальное давление и реологию крови, поддерживает насыщение тканей кислородом, облегчает стрессовые состояния и повышает устойчивость к неблагоприятным факторам [17– 20]. Высокие концентрации отрицательных аэроионов с лечебной целью рекомендуется использовать в ревматологии, иммунологии, дерматологии, пульмонологии [21, 22].

В ряде исследований обнаружено, что ОАИ подавляют рост и размножение различных бактерий [23–26], в т.ч. вследствие прямого бактерицидного действия или потенцирования антибактериального эффекта некоторых антисептиков при совместном применении.

В настоящее время для удаления из воздуха микрочастиц пыли, микроорганизмов, аллергенов растительного и животного происхождения широко используются очистители воздуха помещений – в основном это ионные излучатели различных типов [27, 28]. A. Tanaka, Y.А. Zhang [29] сообщили, что отрицательные аэроионы снижают количество вдыхаемой пыли на 46 %. Ее концентрация после 2-часовой обработки офисного помещения (50 м3) генератором ОАИ была снижена почти на два порядка [30]. Эффективность ОАИ в удалении твердых частиц из воздуха была показана и в других работах [31–34].

A.R. Escombe et al. [35] экспериментально показали, что ультрафиолетовое излучение и отрицательная ионизация воздуха предотвращали передачу туберкулеза воздушно-капельным путем у морских свинок. Таким образом, использование ОАИ может быть эффективным и недорогим способом борьбы с туберкулезной инфекцией в клинических учреждениях.

Во время пандемии коронавирусной инфекции 2019 г. (COVID-19) был предложен портативный ионизатор, генерирующий ОАИ, который эффективно уничтожал коронавирусы (SARS-CoV-2) и вирусы гриппа А (штамм CA04) – эффективность дезинфекции составила более 99,8 % после 1-часового воздействия. Кроме того, с эффективностью более 87,8 % через 10 мин ОАИ разрушали аэро- зольные вирусы [36]. Не исключено, что положительный эффект ОАИ также связан с усилением выработки собственных антиоксидантных ферментов [37, 38].

R.V. Badhe, S.S. Nipate [39] полагают, что периодическое использование ионизатора, генерирующего отрицательные кластеры ионов кислорода [O 2 ^-(H 2 O)n], и распылителя бикарбоната натрия, генерирующего HCO 3 ^-, при подключении к аппарату искусственной вентиляции легких нейтрализует шиповидный белок коронавируса в легких путем окислительного повреждения белковых и липидных комплексов [40, 41] и изменяет среду на нейтральную (или щелочную), способствуя повышению содержания кислорода в крови.

Повышение эффективности воздействия ОАИ возможно путем изменения применяемых доз. T.V. Sirota et al. [42] показали, что высокие дозы могут вызвать состояние окислительного стресса вследствие повышенного образования озона и озонидов, которые, являясь сильными окислителями, также повышают общий окислительный потенциал.

Имеются работы, посвященные использованию ОАИ в онкологической практике. В публикации R. Yamada et al. [43] показано, что ОАИ повышают активность собственных кил-лерных клеток организма, уничтожающих опухолевые клетки и защищающих организм от рака. В исследовании показано, что если мышей, у которых вызывали опухоль путем введения определенного химического вещества, подвергали воздействию ОАИ, то через 5 нед. у них наблюдалось уменьшение размеров и веса опухоли, а также рост выживаемости.

Интерес представляют исследования по изучению воздействия ОАИ на кожные раны различной этиологии. На модели ожоговой раны у крыс было продемонстрировано, что обработка аэрозолем с ОАИ не только увеличила скорость заживления, но и улучшила качество регенерации глубоких повреждений. Кроме того, ОАИ подавляли выраженность воспалительных реакций за счет снижения экспрессии провоспалительных цитокинов с последующим усилением ангиогенеза в ожоговой ране [44]. Опубликовано сообщение о применении аэрозоля, заряженного ОАИ, 67 пациентами с хроническими ранами [45]. В контрольную группу вошли 73 больных, которые получали стандартное лечение. Аппаратом SQ-365 генерировался аэрозоль с отрицательным зарядом и размером аэрозольных частиц около 5 мкм. Эти отрицательно заряженные однородные аэрозоли могут через верхние дыхательные пути или напрямую через раневое ложе воздействовать как системно, так и местно. При нанесении на раны аэрозоль оказывает биоцидное действие и способствует заживлению, влияя на клеточный метаболизм. Полученные результаты показали снижение инфицированности ран в опытной группе по сравнению с контрольной. Также в опытной группе размер ран в различные сроки наблюдения (14-й, 21-й, 28-й дни) был значительной меньше и наблюдалась более ранняя полная эпителизация. В сообщении других авторов показано, что совместное использование ОАИ и оксида азота способствовало повышению количества микрососудов и улучшению кровоснабжения хронических ран у больных сахарным диабетом [46].

В ряде работ изучались перспективы использования ОАИ в плановой и неотложной хирургии. Так, в патентном экспериментальном исследовании на модели острого перитонита показана возможность их применения для профилактики спайкообразования [47]. В качестве электроэффлювиального генератора отрицательных аэроионов выступала люстра Чижевского. Эксперименты проводились на 58 собаках, разделенных на 4 группы. Интенсивность аэроионизации составляла 500 тыс. аэроионов (АИ) в 1 кубическом сантиметре воздуха. Время воздействия определялось дозой (от 0,5 до 6 ч). Авторы экспериментально показали, что аэроионотерапия дозой от 30 до 80 биологических единиц (3 и 4 группы) в предоперационном периоде позволяет эффективно предупредить развитие адгезивного процесса в брюшной полости. С.В. Аксеновой установлено, что применение ОАИ в комплексном лечении перитонита и ишемии кишечника способствует коррекции расстройств липидного обмена вследствие снижения интенсивно- сти свободнорадикальных процессов и активности фосфолипазных систем, что проявляется восстановлением функционального состояния печени и снижением выраженности эндотоксикоза [48]. В другом исследовании обнаружено, что использование ОАИ при острой ишемии кишечника приводило к нормализации гиперкоагуляционных нарушений системы гемостаза за счет гипокоагуляционного и фибринолитического действия, а также уменьшения агрегационной тромбоцитарной активности [49]. В связи с этим автор считает целесообразным перед хирургическим вмешательством на кишечнике проведение двух сеансов аэроионотерапии дозой 20 биологических единиц для предупреждения гемостатических расстройств и профилактики тромбоэмболических осложнений в послеоперационном периоде.

Также была показана эффективность отрицательных аэроионов в лечении механической желтухи [50–52]. Экспериментально разработанная авторами методология заключалась в том, что у крыс после моделирования механической желтухи на 3-и сут выполняли декомпрессию желчевыводящих протоков. Затем животных помещали в клетку с установленным в металлической сетке-крышке источником ионизации от генератора отрицательно заряженных аэроионов и проводили аэроионотерапию продолжительностью 60 мин и концентрацией ОАИ 10 тыс. АИ в 1 см3 ежедневно в течение 30 дней. В результате наблюдали повышение системного антиоксидантного потенциала и снижение активности цитолитических процессов в печени, что сопровождалось ростом выживаемости подопытных животных [53].

В клинической практике метод аэроионотерапии был опробован О.В. Диковой [54, 55]. Методика заключалась в ежедневном применении электроэффлювиальной люстры А.Л. Чижевского в течение 14 дней сеансами по 20 биологических доз. Автором было показано, что использование ОАИ в комплексном лечении экземы повышало его эффективность: сокращались сроки стационарного лечения при росте числа выздоровевших лиц. В публикации Iwama H. et al. [56] сообщается о применении отрицательных аэроионов с целью снижения предоперационного психологического напряжения в амбулаторной хирургической практике.

Однако стоит отметить, что в некоторых работах не найдено доказательств воздействия как положительных, так и отрицательных ионов на сердечную и дыхательную функции [57, 58]. Неоднозначные результаты могут быть стимулом для дальнейших экспериментальных и клинических исследований.

Заключение. Краткий аналитический обзор свидетельствует о возможности уничто- жения микробов и снижения количества аллергенов в окружающем воздухе с помощью отрицательных аэроионов. Их источником могут быть специальные ионизаторы, выпускаемые медицинской промышленностью. Эффективность применения отрицательных аэроионов в профилактике распространения вирусов, коррекции липидных расстройств, а также гипокоагуломическое и дезагрегацион-ное действие при плановых и ургентных хирургических операциях свидетельствуют о перспективах исследований в области применения отрицательных аэроионов в клинической практике.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования: Беляев А.Н.

Литературный поиск, участие в исследовании, обработка материала: Бояркин Е.В.,

Полькина И.С., Кимяев И.В.

Анализ и интерпретация данных: Беляев А.Н., Романов М.Д.

Написание и редактирование текста: Беляев А.Н., Романов М.Д.