НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ СТАТЬЯ

Биомедицинское исследование аппарата INDIBA® в больнице Рамон-и-Кахаль (Мадрид)

УТОЧНЕННАЯ СВОДКА ЗА СЕНТЯБРЬ 2015 Г. Шестнадцать лет научных исследований в поддержку медицинской технологии INDIBA®, которая была и продолжает служить эталоном реабилитационной терапии, эстетической медицины и врачебной косметологии. Настоящий документ обосновывает значимость вклада INDIBA® в здоровье и качество жизни наших пациентов.

ВСТУПЛЕНИЕ

Одной из определяющих черт, выгодно отличающих применяемый в биомедицинской среде аппарат INDIBA®, является его техническое и научное сопровождение, которое гарантирует постоянную эффективность, безопасность и защиту.

Уже более 16 лет компания INDIBA® поддерживает крупный исследовательский проект в отделении биоэлектромагнитной терапии на базе больницы Рамон-и-Кахаль в Мадриде.

Из-за своей узкоспециализированной направленности данное исследование в большинстве случаев ограничивается строго определенным кругом специалистов в области биомедицины и редко попадает в поле зрения более широкой целевой аудитории. Тем не менее, значение настоящей работы для понимания механизмов действия аппарата INDIBA® сложно переоценить — исследование дает четкий анализ отличий INDIBA® от многих других технологий, которые претендуют, но при этом, что важно, не могут сравниться с INDIBA®. Более того, исследование дает представление, что технология INDIBA® выходит далеко за рамки конкретных эстетических и медицинских областей, в которых она в настоящее время применяется.

Действительно, воздействуя на основные механизмы нашей природной физиологии и расширяя при этом горизонты наших знаний о природе человека, INDIBA® несет в себе гигантский потенциал, способный не только улучшить достигнутые на настоящий момент результаты, но и наметить будущие области применения, которые несомненно внесут свой вклад в улучшение качества жизни наших пациентов и пользователей.

В настоящем документе представлено актуальное состояние дел по завершенным и продолжающимся в больнице Рамон-и-Кахаль исследованиям под руководством д-ра Алехандро Убеды и д-ра Марии-Луизы Эрнандез-Буле, с целью расширения знаний всех пользователей и заинтересованных лиц об аппарате INDIBA®.

С надеждой на интерес читателей мы предлагаем всем нашим клиентам ознакомиться с этой важной научной работой, подтверждающей лидерство INDIBA® в биомедицинских исследованиях с использованием радиочастотных технологий.

Сант Кирзе дель Валле, сентябрь 2015 г.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ БИОМЕДИЦИНСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ ОТ INDIBA®

Аппарат INDIBA® основан на технологии медицинского применения электротермической энергии, известной как емкостно-резистивная передача электрического тока (CRET). Неинвазивная по сути, терапия INDIBA® состоит в повышении температуры целевых органов или тканей благодаря воздействию электрических тока в радиочастотном диапазоне параллельно с реализацией программы лечения. Комплекс экспериментальных данных, накопленных за более чем три десятилетия, свидетельствует в пользу эффективности терапии с применением аппарата INDIBA® в реабилитационной, регенеративной и эстетической медицине. Однако, для развития научной мысли в биомедицинской области необходимы экспериментальные данные об эффективности всех применяемых терапевтических средств или стратегий, которые должны подкрепляться знаниями о механизмах и процессах, объясняющих и подтверждающих клиническую эффективность и безопасность той или иной терапии на клеточном и молекулярном уровне. Такие знания можно получить только посредством реализации соответствующего научно-практического биомедицинского исследования. В связи с вышеизложенным, компания INDIBA® с 1998 года поддерживает проведение научных исследований молекулярных и клеточных процессов, задействованных в создании медицинского эффекта от проводимых курсов терапии.

Полученные на сегодняшний день результаты указывают на то, что терапевтическое действие INDIBA® реализовано на основе биофизических явлений двух видов:

— Явления термической природы, основанные на термоэффекте Джоуля, которые вызываются прохождением сквозь обрабатываемые ткани электрического тока с относительно широким диапазоном радиочастот. Несмотря на то, что исследования еще продолжаются, терапевтические свойства теплового лечения достаточно широко описаны в научной литературе.

— Явления электрической природы, вызывающие критически важные ответы, хотя и выраженные слабее, чем термические, поскольку их действие проявляется только на клеточном и молекулярном уровне. Такие ответы вызываются главным образом или исключительно электрическими токами с частотой, попадающей в более конкретный и ограниченный диапазон, чем радиочастоты, создающие термический эффект (в диапазоне кГц-МГц).

INDIBA®, работающая на частоте 448 кГц, способна совмещать эти два эффекта.

Благодаря этому, аппарат INDIBA® является уникальным комплексом электротермической терапии, что выгодно отличает его от других аппаратов, использующих только термальный эффект.

2. ОСНОВЫ ТЕРМАЛЬНОЙ ТЕРАПИИ ОТ INDIBA®

Емкостный режим (CAP)

В емкостном режиме на поверхность активных электродов, входящих в соприкосновение с кожей пациента, наносится изолирующий слой, который действует как диэлектрик конденсатора. Поступающие от генератора импульсы гармонического электротока (поток электронов) заряжают конденсатор. В положительном полупериоде волны металлическая часть активного электрода несет положительный заряд, а поверхность кожи — отрицательный заряд. Когда в отрицательном полупериоде полярность поступающей волны меняется на обратную, поток электронов меняет свое направление на противоположное, и все, что ранее несло положительный заряд теперь имеет заряд отрицательный. Скорость изменения полярности задается частотой волны или сигнала. При достижении тканей пациента поток электронов превращается в поток ионов. Этот самый поток ионов и заряженные молекулы, сталкивающиеся с неподвижными частицами тканей, провоцируют повышение температуры участка, подвергаемого электростимуляции. Величина достигаемой при этом температуры будет зависеть от интенсивности потока, а также от электрических и анатомических особенностей обрабатываемых тканей. Емкостная технология обеспечивает доступ главным образом к анатомическим участкам, расположенным ближе к поверхности и более васкуляризированным.

Резистивный режим (RES)

В резистивном режиме на поверхность активных электродов не наносится изолирующий слой, служащий диэлектриком конденсатора. Таким образом, выдаваемый генератором электрический ток, превращаясь в тканях в поток ионов, вызывает повышение температуры благодаря термоэффекту Джоуля. В этом случае, гипертермия достигает локализованных участков тканей на большей глубине, чем при емкостной терапии. В таких условиях поток позволяет проводить терапию тканей более фиброзных, и соответственно, обладающих большим сопротивлением (импедансом) к электротоку и меньшим увлажнением и васкуляризацией.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕТЕРМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ТЕРАПИИ ОТ INDIBA®

3.1. Исследования клеточного ответа на стимуляцию аппаратом INDIBA®: применение при оценке надежности и безопасности

Основным приоритетом при разработке и применении любой терапии является обеспечение ее безопасности в среднесрочной и долгосрочной перспективе. Что касается INDIBA®, по мнению Испанского агентства лекарственных средств и медицинского оборудования (AEMPS) при Департаменте здравоохранения, основное внимание при изучении возможных вредных побочных эффектов следует направить на возможное воздействие слабых электротоков в субтермальных дозах на клеточном уровне на ткани, расположенные вокруг органа или участка, подвергаемого электростимуляции. Агентство было в особенности заинтересовано в изучении воздействия электротоков в субтермальных дозах на раковые клетки человека, поскольку такое воздействие может восприниматься как серьезный риск, учитывая принципы работы данной технологии. В связи с этим, перед отделением биоэлектромагнитной терапии (BEM) больницы Рамон-и-Кахаль в Мадриде была поставлена задача провести экспериментальное исследование для оценки возможного воздействия электротоков INDIBA® на развитие опухолей. В результате лабораторных исследований раковых клеток печени и нейробластом человека, проводимых свыше 8 лет, было установлено, что электрические токи INDIBA® в нетермических или субтермальных дозах не только не способствуют пролиферации таких клеток, а даже наоборот, на самом деле вызывают в опухолевых клетках обоих типов антипролиферативные ответы.

Полученные таким образом клеточные ответы, которые могут быть использованы в поддержку более ранних экспериментальных исследований возможности эффективного использования INDIBA® в качестве адъювантной терапии, наводят на мысль о возможной эффективности аппарата в замедлении цикла деления клеток.
Рисунок 1.
Микрофотоснимок клеток гепатоцеллюлярной карциномы человека (HepG2) в клеточной культуре

3.2. Исследования клеточного ответа на стимуляцию аппаратом INDIBA®: применение при регенерации тканей при травмах и ускорении заживления

Терапия INDIBA® применяется на ежедневной основе при физической реабилитации и в спортивной медицине для лечения мышечно-костных травм, в том числе повреждений мышц, связок, суставов и костей. Аппарат INDIBA® также доказал свою эффективность в терапии сосудистых патологий. В отличие от других курсов терапии, применяемых регенеративной медициной, INDIBA® не вызывает побочных эффектов, таких как отечность, кожные и эпидермальные ожоги. Ряд клинических исследований показал, что лечение с помощью аппарата INDIBA® способствует ускорению заживления травм за счет общего сокращения поврежденной площади наряду с обезболивающим и противовоспалительным действием аппарата. Эффект от лечения, наблюдаемый у пациентов, можно объяснить усилением на клеточном уровне эффектов, задействованных в процессах регенерации. Так, в лабораторных исследованиях с применением стволовых клеток, взятых у здоровых взрослых доноров, было установлено, что электростимуляция с помощью аппарата INDIBA® в субтермальных (без нагрева) дозах способствует значительному увеличению пролиферации стволовых клеток. Такое увеличение популяции, в свою очередь, способствует регенерации тканей благодаря увеличению количества клеток готовых к восстановлению поврежденных тканей. Более того, в отличие от других методов, способных обеспечить пролиферацию стволовых клеток, электростимуляция аппаратом INDIBA® не влияет на способность обработанных клеток к дифференцировке (специализации) в специальный клеточный тип ткани, подлежащей восстановлению.

3.3. Исследования клеточного ответа на стимуляцию аппаратом INDIBA®: применение в регенерации поражений костно-мышечных тканей

3.3.1. Регенерация хрящей

Хрящ представляет собой ткань, которая благодаря присущим ей свойствам, таким как низкая скорость пролиферации и плохая васкуляризация, обладает высокой резистентностью к стандартным регенеративным курсам терапии. По этой причине, сегодняшняя медицина крайне заинтересована в поиске новых терапевтических стратегий для регенерации хрящевой ткани.
С учетом имеющихся индикативных экспериментальных данных, подтверждающих эффективность INDIBA® в заживлении поражений хрящевой ткани, целесообразно поставить вопрос, способен ли аппарат INDIBA® в дополнение к общему действию по вызову пролиферативного ответа у стволовых клеток содействовать регенерации конкретно хрящевой ткани за счет: А) дифференцировки стволовых клеток в полноценные хрящевые клетки, иначе называемые хондроцитами и (или) Б) синтеза хондроцитами, присутствующими в ткани, отдельных макромолекул экстрацеллюлярного хрящевого матрикса. Экспериментальные результаты послужили доказательством того, что стимуляции INDIBA® способны вызвать на клеточном уровне оба вышеуказанных действия. Так, было замечено, что после электростимуляции стволовые клетки характеризуются повышенной экспрессией и активацией белка Sox5, представляющего собой одну из основных молекул, участвующих в хондрогенезе и формировании хрящевой ткани. Было также обнаружено, что в стволовых клетках человека INDIBA® способствует макромолекулярному синтезу хрящевого матрикса, в том числе хондроитин сульфата и других гликозаминогликанов (ГАГ). Одновременное или последовательное возбуждение обоих ответов в привязке к описанному выше пролиферативному действию может способствовать значительному ускорению заживления тканей, обладающих низкой регенеративной способностью.
3.3.2. Регенерация костей

Аргументация аналогичная описанной в предыдущем пункте в значительной степени применима к определению возможности аппарата INDIBA® ускорять заживление травматических или дегенеративных повреждений костной ткани. Предварительные результаты, полученные в этой области, показали, что в стволовых клетках, подвергающихся дифференцировке в остеобласты (костные клетки), стимуляция аппаратом INDIBA® способствует повышению активности щелочной фосфатазы и образованию отложений кальция в клеточных культурах. Поскольку оба клеточных ответа ясно указывают на минерализацию ткани, предполагается, что терапия с помощью аппарата INDIBA® может способствовать заживлению костей за счет формирования костной ткани, опосредованной ускорением минерализации.

3.4. Исследования клеточного ответа на стимуляцию аппаратом INDIBA®: применение при лечении целлюлита и процедурах по сокращению жировых отложений

Результаты опытов показывают, что INDIBA® также эффективна в эстетической медицине при проведении процедур по уменьшению абдоминального жира и моделированию абдоминальной зоны, и при лечении целлюлита. Клеточные и молекулярные процессы, лежащие в основе реакции на лечение, экспериментально изучались на стволовых клетках, полученных из жировой ткани здоровых взрослых доноров. Целью исследования было установить способность терапии с применением аппарата INDIBA®: А) препятствовать образованию новой жировой ткани (адипогенезу) и (или) Б) усиливать разрушение уже образовавшейся жировой ткани (липолиз). Полученные на сегодняшний день результаты лабораторных исследований свидетельствуют о том, что терапия с помощью аппарата INDIBA® способствует сокращению количества жирных кислот, синтезируемых и накапливаемых стволовыми клетками на начальных этапах их дифференцировки в жировые клетки. Это сокращение запускается субэкспрессией (снижением экспрессии, подавлением функций) молекул, которые усиливают формирование жировой ткани, таких как рецепторы PPAR (P—pair gamma). Помимо того, на более поздних этапах дифференциации стволовых клеток было обнаружено, что INDIBA® усиливает выработку перилипина, защитной молекулы жировых везикул, присутствующих в клеточной цитоплазме. Это показывает, что воздействие INDIBA® может вызвать деградацию или мобилизацию жира в зрелой жировой ткани. На самом деле, снижение экспрессии перилипина вызывает активность липазы — фермента, который разрушает липиды в жировых клетках, таким образом сокращая жир в соответствующих зонах.

Если коротко, экспериментальные исследования стволовых клеток показали, что на этапе формирования жировой ткани INDIBA® препятствует синтезу и накоплению межклеточного жира, в то время как в более зрелой жировой ткани электрический ток может вызвать разрушение также и внутриклеточного жира.

3.5. Исследование клеточного ответа на стимуляцию аппаратом INDIBA®: применение в иных поддерживающих и ремоделирующих процедурах

Эффекты, описанные в предыдущих разделах, усиление дифференцировки и пролиферации стволовых клеток или синтеза внеклеточного матрикса, могут при более углубленных узкоспециализированных исследованиях в соответствующих областях обеспечить использование INDIBA® для лечения при других показаниях, таких как поддержание и (или) ремоделирование тканей, лечение повреждений вследствие травм, дегенерации тканей, а также в процедурах до или после хирургических операций.

ДОПОЛНЕНИЯ

A1 Особенность частоты INDIBA®

Ранее уже говорилось, что в процедурах, основанных на емкостном методе, используются термические сигналы в большом диапазоне частот от кГц до нескольких МГц, тогда как терапевтический эффект от электростимуляции возникает в более ограниченном частотном диапазоне. Аппарат INDIBA®, совмещающий термическое и электрическое воздействие, работает на отдельной частоте равной 448 кГц. Таким образом, экспериментальные исследования в лабораторных условиях проводились при нетермальном воздействии, и в ходе исследований сравнивался ответ клеток на две разные частоты из диапазона частот INDIBA®. И если частота 570 кГц вызывала только антипролиферативный ответ в клетках нейробластомы человека, то частота 448 кГц вызывала у того же типа клеток кроме антипролиферативного эффекта еще и цитотоксический эффект (гибель от апоптоза). Полученные данные подтверждают значение выбора частоты в усилении ответа клеток на нетермальное и субтермальное воздействие. ф

A2 Антипролиферативный ответ у раковых клеток человека и пролиферативный ответ у стволовых клеток – нет ли здесь противоречия?

Лабораторные исследования со стимуляцией аппаратом INDIBA® показали два разных ответа у двух разных типов клеток человека — антипролиферативный ответ у раковых клеток и пролиферативный ответ у стволовых клеток. На первый взгляд эти два противоположных эффекта можно истолковать неверно.

Однако, следует подчеркнуть, что регуляция пролиферации в раковых клетках затруднена. Важно отметить, что у раковой клетки недостаточно механизмов контроля за делением клеток в отличие от нормальных клеток, что приводит к бесконтрольному разрастанию раковых тканей и образованию опухолей. Аппарат INDIBA® повышает экспрессию ключевых молекул, необходимых для контроля клеточного цикла, таких как p53, замедляя таким образом цикл деления раковых клеток. В то же время, механизм регулирования клеточного цикла у стволовых клеток стабилен и пролиферация находится под контролем. В подобных нормальных культурах стволовых клеток INDIBA® усиливает пролиферацию через активацию белка P—ERK½ без нарушения регуляции нормального цикла и способности клеток к дифференцировке (мультипотентность) в соответствующие специфические формы.

Отсутствие противоречий в ответах, наблюдаемых у двух типов клеток, дополнительно подтверждалось применением аппарата INDIBA® к старым стволовым клеткам, выработавшим генетические аномалии и демонстрирующим нарушение контроля своего цикла деления. В подобных условиях, аналогичных ситуации раковых клеток, воздействие INDIBA® вызывало в стволовых клетках антипролиферативный эффект, схожий с эффектом, который достигался у раковых клеток.

A3. Синергия электрического и термического воздействия.

Важно понимать, что экспериментальные исследования, приведенные здесь относятся в основном к электрическому, а не к термическому эффекту от INDIBA®. Мы увидели, что эти эффекты формируют признаки ответа клеток на терапевтическое применение в онкологии, восстановлении и заживлении различных тканей, а также в медицинских эстетических процедурах по уменьшению жировых отложений. Однако, кроме воздействия электрической природы, аппарат INDIBA® предлагает также и тепловые процедуры, а эффект гипертермии в онкологии, при регенерации тканей и удалении подкожного жира уже достаточно хорошо изучен. В этой связи, предполагается, что чрезвычайная эффективность INDIBA® при применении в указанных здесь видах терапии может быть связана с синергией между двумя одновременными воздействиями INDIBA® — электрическим и термическим.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Hernandez-Bule ML, Trillo MA, Bazan E, Mart^nez-Pascual MA, Leal J, Ubeda A. Niveles atermicos de corrientes electricas usa- das en terapia por trasferencia electrica capacitiva inducen efec- tos citotoxicos parciales en cultivos de neuroblastoma humano. Neurocirug^a. Sociedad Luso Espanola de Neurocirug^a 15: 366371. 2004.
2. Ubeda A, Hernandez-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J. Cellular Response to Non-thermal Doses of Radiofrequency Currents Used in Electro-thermal Therapy. Journal of Japan Society for Laser Surgery and Medicine. 27(3):187. 2006.
3. Hernandez-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J, Ubeda A. Electrically-induced cytostasis in HepG2 hepatocarcinoma cells in vitro. International Journal of Molecular Medicine 20: Supplement 1. 2007.
4. Hernandez-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J, Ubeda A. In vitro exposure to 0.57-MHz electric currents exerts cytostatic effects in HepG2 human hepatocarcinoma cells. International Journal of Oncology 30: 583-592. 2007.
5. Hernandez-Bule ML, Cid MA, Trillo MA, Leal J, Ubeda A. Cytostatic response of HepG2 to 0.57 MHz electric currents mediated by changes in cell cycle control proteins. International Journal of Oncology 37: 1399-1405. 2010.
6. Hernandez-Bule ML, Roldan E, Matilla J, Trillo A, Ubeda A. Radiofrequency electric currents exerts cytotoxic effects in human neuroblastoma cells NB69 but not in peripheral blood cells PBMC. International Journal of Oncology 41: 1251-1259, 2012.
7. Hernandez-Bule ML, Trillo MA, Ubeda A. Molecular Mechanisms Underlying Antiproliferative and Differentiating Responses of Hepatocarcinoma.Cells to Subthermal Electric Stimulation. PLoS ONE 9(1): e84636. doi:10.1371/journal.pone.0084636, 2014.
8. Hernandez-Bule ML, Pa^no CL, Trillo MA, Ubeda A. Electric stimulation at 448 kHz promotes proliferation of human mesenchymal stem cells. Cell Physiol Biochem. 2014;34(5):1741-55.