ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ В ИЗУЧЕНИИ И ПРИМЕНЕНИИ КСЕНОНОВЫХ ЭФФЕКТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ В ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ

, ,

Исполняется 110 лет с момента открытия ксенона и 60 лет с момента его клинического применения в качестве средства для наркоза. Внедрение ксенона как анестетика открыло новую страницу в медицинской науке, положило начало новому направлению в теории и практике современной анестезиологии.

В Санкт-Петербурге в больнице врачом-анестезиологом было проведено более 1000 оперативных вмешательств с использованием ксенона как анестетика. Всего в России с 1993 г. проведено до 7 тыс. операций с использованием этого вида анестезии в различных областях хирургии.

С 1962 года получено более 150 химических соединений Хе, Кr, Rа с фтором, кислородом, водородом, азотом, хлором.

Только в России выполнен весь комплекс доклинических и клинических испытаний, и ксенон официально разрешён для широкого медицинского применения в качестве средства для наркоза Приказом МЗ РФ в 1999 г., зарегистрирован в Государственном реестре лекарственных средств как наркозно-ингаляционное средство.

Россия обладает научно-техническим и сырьевым потенциалом для промышленного производства ксенона за счёт рационального и эффективного использования собственных сырьевых ресурсов.

Медицинская наука находится на самом начальном этапе применения ксенона и других инертных газов (Кr, Аr, Не) в лечебных целях. В этом отношении, расширение методов ксенон-терапии в кардиологии, пульмонологии, невропатологии, психотерапии, наркологии, детской хирургии, акушерской анестезиологии является весьма перспективным направлением на пути практического применения ксенона в медицине.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Ксенон вызывает большое количество физиологических и биологических реакций, которые составляют основу механизма воздействия и применения его в диагностических, профилактических, лечебных и реабилитационных целях в различных областях (направлениях) медицины и биологии. Ксенон обладает следующими эффектами: анальгетическим, спазмолитическим, кардиотоническим, нейропротекторным, антистрессорным, антипсихотическим, антидепрессивным, антигипоксическим, иммуностимулирующим, противовоспалительным, анаболическим, нейрогуморальным, вазоплегическим, миоплегическим, противосудорожным. Все эти свойства определяют широкий терапевтический спектр Хе.

Работы, выполнявшиеся впервые в мировой практике в течении последних 50 лет, проводившиеся, в основном, энтузиастами в ряде медицинских учреждений и на конструкторских предприятиях страны поддерживают на передовом уровне новые медицинские технологии.

Достижения в развитии ксеноновой анестезии.

В России общими усилиями коллектива научных, образовательных, лечебных и производственных учреждений созданы реальные перспективы для более широкого применения ксенона в медицине. Если суммировать общие достижения в этой области за последние 10 лет, то они сводятся к следующему:

1. Создана нормативно-правовая основа для практического применения ксеноновой анестезии (Приказ МЗ РФ № 000 от 01.01.2001г.).

2. Разработана технология ксеноносберегающей анестезии, позволяющей не только снизить стоимость ксеноновой анестезии, но и увеличивать число операций за счет рециклинга ксенона и его повторного использования ().

3. Создан отечественный газоанализатор по ксенону – ГКМ-03-ИНСОВТ(г. С-Петербург, 2003).

4. Создан дозиметр по Хе (ДКМ-01) -Н» для точного учета расходуемого ксенона на каждого больного. Это уникальное устройство, которому нет аналогов в мире ().

5. Создан адсорбер по утилизации выдыхаемого ксенона (-Н») АКС.

6. Налажено серийное производство «Ксеноновой наркозной приставки» - КНП-01 -Н» (регистрационное удостоверение № ФС /1920-05 от 01.01.2001 г.). Патент на полезную модель № 000 от 01.01.2001г.

7. Адаптированы базовые модели наркозных аппаратов типа «Портек», «Фабиус», «Полинаркон-12», «Axeoma» за счет комплектующих приборов от КНП

8. Созданы «наркозно-дыхательные комплексы» нового поколения, обеспечивающие анестезию ксеноном по номинальному газотоку и закрытому контуру: «Акцент-Хе», «Фаза-23», «Ксена-010» ().

9. Разработана и утверждена программа 2-недельного тематического цикла по «Технологии ксеноновой анестезии» для подготовки врачей-анестезиологов в системе последипломного образования (Москва, ГОУ ДПО РМАПО, 2000).

10. Опубликована первая в мире монография «Ксенон в анестезиологии» (2000), в которой изложены основные вопросы ксеноновой анестезии.

11. Изданы методические рекомендации «Наркоз ксеноном» Москва, ГОУ ДПО РМАПО (2003).

12. Сборник работ «Применение ксенона в медицине» (Изд. Томского университета, 2009).

13. Изданы материалы четырех научно-практических конференций под руководством (2000, 2001, 2002, 2005).

14. Изданы материалы 1-й Всероссийской конференции «Ксенон и инертные газы в медицине» (Москва, 2008).

15. По линии МЗСР РФ проведены три Конгресса по анестезиологии и одно Совещание главных специалистов с обсуждениями проблем «ксеноновой анестезиологии» по секциям (2004, 2006, 2007, 2008).

16. Защищено 3 докторских и 9 кандидатских диссертаций, опубликовано более 300 статей, защищено более 30 патентов.

17. Получены дипломы Национальной премии «Призвание» по номинации «Новые направления в науке» (2003, 2008).

В середине 2007 года, не без участия Российских экспертов, получено разрешение на применение ксенона в 12 странах европейского сообщества.(, 2008,2010).

О значимости проводимых работ свидетельствует и премия Правительства РФ 2010 г. авторскому коллективу: – руководителю работ, , в области науки и техники за работу «Разработка и внедрение ксенонотерапии опийной и алкогольной зависимости на основе отечественных технологий и оборудования», признанную существенным вкладом в оздоровление и продление трудоспособности населения страны.

Сравнение полученных результатов со стандартной терапией свидетельствует о следующем:

·  Ксенонотерапия в сравнении со стандартной терапией изменяет течение абстинентного синдрома и критически обрывает развитие соматовегетативной, аффективной симптоматик и влечение к психоактивным веществам.

·  Терапия ксеноном синдрома отмены и постабстинентных состояний у больных алкогольной и опийной зависимостью приводит к изменению динамики течения этих состояний, остро обрывая абстинентную симптоматику и положительно влияя на редукцию постабстинентных проявлений, сокращает сроки лечения вдвое, не вызывая осложнений.

·  Аппаратурное обеспечение методик ксенонотерапии осуществляется на отечественном сертифицированном оборудовании с применением ксеноносберегающей технологии, существенно превосходящим по техническим характеристикам зарубежные аналоги.

Социальный эффект работы заключается:

- в существенно более быстром купировании синдрома патологического влечения к психотропным веществам и алкоголю по сравнению с изве6стными методами ;

- в появлен6ии мотивации к дальнейшему лечению;

- в сохранении интеллектуальных функций;

- в достаточно быстром возвращении к социальной и трудовой активности;

- в улучшении качества жизни.

В настоящее время научно-технический прогресс предоставил медицине возможность использовать уникальные свойства инертных газов, в частности ксенона, как универсальных анестетиков, а также средств с ещё не раскрытыми до конца фармакологическими возможностями. Вследствие биохимической инертности ксенон не обладает острой и хронической токсичностью, тератогенностью и эмбриотоксичностью, не является аллергеном, не нарушает целостность структур мозга и других органов.

Свойства ксенона как анестетика ХХI века

1.  Химически малоактивен, по структуре стабилен, без запаха и цвета, пожаробезопасен.

2.  Обладает самым низким коэффициентом растворимости кровь/газ = 0,14.

3.  Может применяться в сочетании с любыми лекарственными средствами.

4.  Позволяет быстро ввести и вывести из наркоза, хорошо контролируем.

5.  Наркологический эффект прямопропорционален его давлению в крови.

6.  Применение не имеет возрастных ограничений.

7.  Возможна утилизация с целью повторного применения.

8.  Во время анестезии обеспечивает стабильные показатели гемодинамики, биохимии, газообмена.

9.  Имеет сильно выраженные миорелаксирующие, анальгетические и анестезирующие свойства.

10.  Через 2-3 минуты после прекращения подачи газовой смеси пациент приходит в сознание с полной ориентацией в обстановке. Через 5 мин остаточная альвеолярная концентрация снижается до 2 %. Полное вымывание – через 4 часа.

11.  Ощущение сухости, осиплости голоса и металлического вкуса во рту.

12.  Нет побочных эффектов, свойственных другим анестетикам.

13.  В субнаркотических концентрациях оказывает антистрессорный эффект и иммуностимулирующее действие.

14.  Вызывает частичную анестезию у животных и инзших приматов.

15.  В субнаркотических концентрациях снижает в плазме крови человека уровень содержания адреналина, гидрокортизона и увеличивает количество инсулина.

16.  В 70 % концентрации ксенон супрессирует широкий круг нейронов спинного мозга, осуществляя таким образом антиноцицептивную функцию через ингибиторные медиаторные системы и посредством прямого эффекта на нервные клетки, который более выражен по сравнению с закисью азота.

17.  Основной точкой механизма приложения является постсинаптическая мембрана.

18.  Действует на мембраны клеток мозга, в том числе на биохимический состав и электрофизиологические свойства. Хе снижает соматосенсорные потенциалы мозга, уменьшает, как и другие анестетики, корковые потенциалы, электрическую активность мозга.

19.  Подавляет парасимпатическую и симпатическую периферическую нейротрансмиссию, что даёт возможность отнести его действие к ваготоническим.

20.  Является антогонистом NMDA-рецепторов (цит. по , , 2006).

Метаболически инертные газы при различных величинах давления, концентрации и соче­таниях оказывают специфическое биологическое действие на живой организм. Они влияют не только на кинетику химических реакций, но и во многих случаях строго закономерно определяют и характер этих реакций (, 1998; с соавт., 2001; , 1997, 2005, 2007, 2010 и др.).

Исследователи из Хельсинки (1995) получили (после лазерного фотолиза) соединение инертного газа НХеН (дигидридксенон) – только ксенон и водород, никаких сильных окислителей. Молекула НХеН возникает в результате реакций подвижных атомов водорода. Когда два атома водорода сближаются настолько, что между ними остается лишь один атом ксенона, вместо привычной рекомбинации с образованием Н2 возникает молекула нового соединения.

Конечно, наличие ковалентной связи Хе-Н делает свойства нового соединения совсем иными и в гораздо большей мере сближает его с новой семьей гидридов инертных газов.

Однако, для биологических реакций необязательно наличие ковалентной связи. Достаточно ионной, водородной или ван-дер-ваальсовой. Атом водорода при колебаниях Хе-Н может смещаться очень далеко, что свидетельствует о возможности образования ионной связи.

Все молекулы (НХеН, НХеОН и др.) метастабильные, богатые энергией. Разложение этих молекул ведет к возникновению водорода, ксенона и воды. Согласно расчетам энергия диссоциации этих молекул находится между 0,4 и 1,5 эВ (от 9 до 35 ккал/моль). Это означает, что такие временные соединения в принципе вполне могут быть устойчивыми при комнатной температуре.

В течение 5 лет группа М. Рассанена получила целую серию гидридов Хе, в том числе НХеОН (он обладает высоким сродством к электрону). Ещё это соединение интересно тем, что с формальной точки зрения представляет собой продукт внедрения атома Хе в молекулу воды. Молекула обладает большим дипольным моментом.

Этими же авторами получена молекула НХеОХеН, которая также содержит молекулу воды и два атома ксенона, обладает большим дипольным моментом благодаря двойной относительной атомной массе ксенона (131,1 х 2). Это самый простой кластер инертного газа.

Не в этом ли суть биологического действия инертных газов, которые просто внедряются в водородную сетку жидкой воды, уплотняя (утяжеляя) её структуру.

По действию ксенона на человека необходимо различать ксеноновые и постксеноновые эффекты. Ксеноновые – когда газ находится в организме, постксеноновые – после элиминации последнего.

Непосредственные эффекты ксенона используются при проведен6ии анестезии, наркоза, лечении алкогольной, наркотической зависимости и др.

Эффекты последствия ксенона способствуют ускорению лечения соматических заболеваний в 2-2,5 раза.

Оба эффекта используются, при геронтологии, снятии хронической усталости и стресса.

Уникальность постксеноновой терапии состоит в том, что она обладает широким спектром нейрофизиологических эффектов, соответствующих природным, эволюционно закрепленным (низкочастотным, низкоинтенсивным).

Терапия ксеноном общесоматических заболеваний безопасна, хорошо сочетается с любыми другими видами терапии с последующим уменьшением их дозовой нагрузки (интенсивности), соответственно уменьшая их общее токсическое действие на организм.

Самое главное в терапевтическом эффекте Хе - его общеорганизменное, общесистемное действие. Направленность - не только на отдельную патологию, но и на ряд зависящих функций, на восстановление управления (регуляции) органами и системами в целом - от ЦНС до регионального клеточного уровня.

Основные медицинские направления и мероприятия

Создание нормативно-правовой базы для практического применения ксенона (смесей инертных газов) в медицине. Фундаментальные исследования. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Серийное производство сертифицированной ксеноновой дыхательной и наркозной аппаратуры. Создание и сертификация отечественных приборов, оборудования и др. для обеспечения использования ксеноновых технологий в различных направлениях медицины (газоанализаторы, дозаторы, адсорбенты и др.). Подготовка врачей-специалистов в системе последипломного образования. Издательская деятельность.

8. Международное сотрудничество

Перспективы применения ксенона в решении проблемных вопросов практической медицины:

- неотложная помощь при травмах (снятие стрессовых, шоковых реакций, ускорение регенеративных процессов);

- профилактика различных заболеваний;

- сокращение сроков лечения соматических заболеваний;

- анестезиология;

- снятие синдромов алкогольной и наркотической зависимости;

- снятие синдрома хронической усталости;

- онкология (эффект гипоксии и снижения метаболических процессов; уменьшение токсического эффекта химиотерапии);

- фармакодинамика (уменьшение дозовых нагрузок, потенцирование действия лекарственных препаратов);

- геронтология (поддержание оптимального функционального состояния);

- педиатрия;

- акушерство – гинекология (лечение бесплодия, обезболивание родов и др.);

- лечение гепатитов В и С;

- лечение острой и хронической патологии (язвенная болезнь, гастриты и др.);

- психиатрия (изменение соотношения водных структур в биологических жидкостях способствуют созданию нового уровня функционирования клеток; создаются новые ассоциативные связи в ЦНС) и др.

Всё это требует широкого внедрения научно-экспериментальных работ по проблемам действия ксенона на клеточном, молекулярном уровнях в экспериментах на животных, тканях, клетках.

Нормативно-правовые аспекты. Говоря о нормативно-правовом обеспечении внедрения ксенона в клиническую практику, следует разделить его на три составляющих. Первая – нормативно-правовая база тех, кто производит и распространяет ксенон. Вторая – нормативно-правовые акты, сопровождающие газ от поставщика к потребителю. Третья – нормативные документы, которые непосредственно дают разрешение на применение ксенона в клинической практике. Необходимо серьёзное расширение фармакопейных статей использования ксенона (терапия, онкология и др.).

Предстоит огромный объём работ по лицензированию, сертификации, патентированию, создание требований к медицинскому ксенону, методик лечения, отработка противопоказаний и т. п.

Направление фундаментальных исследований (направления работ):

1. Исследование свойств нормобарических газовых смесей и сред, содержащих ксенон и другие инертные газы:

а) определение отсутствия их токсического влияния на организм либо степени обратимости их неблагоприятных эффектов;

б) обоснование эффективности их применения для лечения различных заболеваний.

2. Исследование свойств газовых смесей и сред, содержащих ксенон при
повышенном давлении:

а) изучение возможных неблагоприятных, в том числе отдаленных, последствий применения этих смесей;

б) определение эффективности анестезии и безопасной длительности её
использования.

Исследования проводятся на клеточном, тканевом, генетическом и организменных уровнях.

Изучение механизма действия инертных газов на биологические системы:

- на ЦНС;

- на органы и системы;

- на соматические клетки;

- на онкологические клетки;

- в акушерстве и гинекологии.

Проведение исследований по изучению специфической фармакологической активности ксенона как препарата адаптогенного, антидепрессанта, психостимулятора и др.

Исследование возможности лечения больных онкологическими заболеваниями различных стадий (на животных и человеке).

Исследование радиопротекторных свойств ксенона.

Направление научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ:

Научные исследования являются прикладными и фундаментальными в следующих направлениях:

- экспериментальные исследования на биологических моделях для выявления механизма действия ксенона (инертных газов);

- экспериментальные исследования влияния ксеноновых газовых смесей (инертных газов) на различные функциональные и патологические расстройства;

- клинические исследования возможности использования газовых смесей с различным процентным содержанием ксенона, количеством сеансов и их продолжительностью;

- поисковые НИР на животных и человеке по оказанию помощи при онкологических заболеваниях, хронических гепатитах (В и С), СПИДе и др.;

- разработка научно-методического обеспечения внедрения ксеноновой технологии в практику здравоохранения;

- опытно-конструкторские работы по производству специального оборудования (аппаратуры) для внедрения ксеноновой технологии в медицинскую практику;

- разработка технических инструкций (методик) по применению специальной аппаратуры для ксенонотерапии;

- организация и совершенствование информационного обеспечения учреждений и организаций здравоохранения по внедрению новых медицинских технологий;

- научно-издательская деятельность.

Направление серийного производства сертифицированной ксеноновой дыхательной и наркозной аппаратуры:

Разработка и производство специального оборудования под ксенон:

- медицинского оборудования для проведения анестезии в хирургии;

- медицинского оборудования для проведения ксеноновой терапии;

- медицинского оборудования для машин скорой помощи;

- разработка технических инструкций (методик) по применению специальной аппаратуры в хирургии и терапии с применением ксенона.

Международное сотрудничество

В рамках данной Программы предполагается использовать опыт, знания и наработки специалистов других стран в следующих областях:

научная методология и методики проведения ксенонотерапии при лечении заболеваний различной нозологии;

экспериментальные научные исследования эффектов применения ксенона в медицине;

регламентация воздействия ксенона на организм;

диагностика, клиника, неотложная помощь, лечение и реабилитация больных и пострадавших различными вариантами ксенонового воздействия.

Россия заинтересована в сотрудничестве в указанных областях, так как оно позволило бы сократить расходы на проведение российских разработок по данным направлениям.

Технические проблемы:

а) пути получения медицинского ксенона, очистка, снижение стоимости и т. п.

б) приборное обеспечение:

- стационарные приборы для анестезии, наркологии, общей терапии;

- портативные приборы для скорой помощи, операторов и т. д.

в) газоанализаторы.

г) оборудование для повторного применения ксенона (сбор, очистка).

Предусматривая инновационный тип развития программы необходимо отметить ряд обстоятельств:

Мировой рынок товара и услуг свободен, предлагаемый продукт приз­нан маркой высокого качества — га­зом третьего тысячелетия. В России рынок товара ещё не поделен между монополистами и не требует передела. Технология производства — важней­шая составляющая экономической устойчивости. Инновационный тип развития прог­раммы в наибольшей мере соответ­ствует усиливающейся мировой тен­денции к востребованности товара. Конкуренция находится в особом соотношении со своей противопо­ложностью — монополизацией. В настоящее время только два предприятия России владеют техно­логией регенерации.

Экономический аспект внедрения ксенона затрагивает следующие нере­шенные организационные вопросы:

    закупка медицинского ксенона медучреждениями на бюджетной основе; материально-техническое обеспечение клиник необходимым оборудованием; подготовка и обучение специалистов; внесение в реестр лекарственных средств медицинского ксенона как терапевтического препарата; внесение ксенона в формуляр лекарственных средств для обеспечения централизованных оптовых закупок; внесение медицинского ксенона в реестр страховой медицины.

Одним из перспективных направле­ний рассматривается созда­ние многопрофильных медицинских комплексов. Они включают в себя ста­ционар по оказанию хирургической по­мощи населению с применением пере­довых технологий ингаляционной об­щей анестезии и последующее восста­новление организма в реабилитационно-оздоровительном центре с примене­нием методики ксеноновой терапии.

Россия до настоящего времени является лидером по продвижению этого перспективного направления в медицине. Однако до настоящего времени не решён ряд принципиальных вопросов, требующих срочного решения. К этим вопросам прежде всего относится:

·  отсутствие фармакопейной статьи на ксенон как на терапевтическое средство;

·  не создан современный стационарный отечественный наркозно-дыхательный аппарат, работающий по закрытому контуру и оснащенный системой улав­ливания ксенона;

·  отсутствие государственной финансо­вой поддержки развития тематики;

·  не развиты в должной мере региональ­ные структуры по внедрению ксеноновых технологий и сервисному обслуживанию медицинских учреждений.

Социально-экономическая эффективность внедрения:

• усовершенствование и эффективное функционирование всех звеньев оказания медицинской помощи населению;

• предотвращение ухудшения и стабилизация показателей здоровья населения России;

• снижение смертности на всех этапах оказания медицинской помощи (от рождения до старости);

• снижение неблагоприятного влияния факторов внешней среды и различных аварийных ситуаций;

• снижение неблагоприятного влияния особо опасных производств на состояние здоровья работающих и население;

• сокращение сроков лечения и реабилитации больных с различной нозологией болезней;

• сокращение количества лиц с алкогольной и наркологической зависимостью;

• снижение прямых и косвенных экономических затрат и улучшение состояния здоровья населения;

• вносит существенный вклад в улучшение экологической обстановки на Земле в соответствии с Киотским и Монреальским (1987 года) протоколами по веществам разрушающим озоновый слой и сокращении риска ошибочных действий операторов сложных систем.

Сейчас достаточно очевидно, что и как надо делать в дальнейшем, чтобы не потерять приоритет России в этом но­вом направлении и обеспечить отечест­венную медицину качественным ксено­ном и современной медицинской техни­кой. Для этого, конечно, необходима финансовая и административная под­держка.

Поэтому представляется необходи­мым в ближайшее время:

·  создать межведомственный научно-технический совет в целях координации работ в направлении изучения и исполь­зования ксенона в, медицинской практи­ке, утвердить совет в Российской ака­демии медицинских наук, Федеральном агентстве по атомной энергии, Министерстве здравоохранения и социального развития и Министерстве образования и науки России;

    организовать на базе постдипломного образования курсы повышения квалификации по конкретным направлениям применения ксенона в медицине; создать группу экспертов для согласо­вания технических требований к разра­батываемым ксеноновым наркозно-дыхательным аппаратам и ксеноносберегающему оборудованию.

Направить основные усилия специалис­тов на решение первоочередных задач:

    расширение фармакопейной статьи в области терапии; разработка и сертификация ксеноновой наркозно-дыхательной аппаратуры — как стационарной, так и портативной; завершение работ по созданию ксеноносберегающего комплекса; развитие региональных сервисных структур; развитие промышленных мощностей в России по производству медицинского ксенона на базе технологий ».

А главное, необходима разработка федеральной программы внедрения ксе­нона в медицинскую практику с комп­лексом научно-исследовательских работ по созданию новых лечебных методик и производству оборудования для исполь­зования ксенона в медицине.

Общая цель Федеральной целевой программы (ФЦП) - это научное обеспечение внедрения новых медицинских технологий в различные направления медицинского обеспечения населения страны на основе ксенона и других благородных газов (инертных).

Реализация ФЦП должна привести к разработке и внедрению научных основ долгосрочной политики России по внедрению новых медицинских технологий и созданию соответствующего комплекса практических мер нормативно-правового, экономического, технического, организационного характера, с созданием методик и руководств применения ксеноновых технологий в практической медицине с целью улучшения здоровья и увеличения продолжительности жизни населения России.

Задачей ФЦП является обеспечение всей существующей системы профилактики, диагностики, скорой помощи, лечения и реабилитации Министерства здравоохранения и социального развития России в целях оказания доступных современных медицинских услуг всем категориям населения.