Отчет о научно-исследовательской работе

• Введение
• Проведение микробиологических тестов на выявление степени загрязнения воздуха и поверхностей, на выявление патогенных микроорганизмов
• Изучение «противовирусного» цитокинового статуса крови человека
• Заключение

Введение

Использование УФ-излучения и озона для дезинфекции в медицинской практике

Широкое биологическое действие ультрафиолетовых лучей дает возможность в определенных дозах использовать их для профилактических и лечебных целей. Ультрафиолетовые лучи относительно мало проникают через кожу и их биологическое действие связано с развитием многих нейрогуморальных процессов, обусловливающих сложный характер влияния их на организм. УФ-лучи с длиной волны от 400 до 315 нм оказывают относительно слабое биологическое действие. Ультрафиолетовые лучи длиной 315-280 нм оказывают сильное кожное и антирахитическое действие. Выраженной бактерицидной активностью, влияющей на протоплазму бактерий, обладает излучение с длиной волн 280-200 нм. Коротковолновое УФ-излучение оказывает на организм человека следующие эффекты:

• бактерицидный и фунгицидный
• детоксикационный;
• метаболический (во время процедуры улучшается микроциркуляция, в результате чего органы и ткани получают больше кислорода);
• корригирующие свертывающую способность крови (при УФ-облучении крови изменяется способность эритроцитов и тромбоцитов к формированию тромбов, нормализуются процессы свертывания).

Эффективно применяется коротковолновое УФ излучение при ряде воспалительных заболеваний: заболевания кожи (псориаз, нейродермит); риниты, тонзиллиты; абсцессы, фурункулы, карбункулы, острые и хронические заболевания органов дыхания; болезни органов пищеварения (язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гастрит с повышенной кислотностью); сахарный диабет и др.

Как и любое другое воздействие на организм, ультрафиолетовое излучение имеет ряд противопоказаний к применению, к которым относится индивидуальная гиперчувствительность к УФ-лучам, а также:

1. злокачественные новообразования;
2. резкое истощение;
3. повышенная функция щитовидной железы;
4. выраженные сердечно-сосудистые заболевания;
5. активный туберкулез легких;
6. заболевания почек;
7. изменения центральной нервной системы.

УФ-лучи оказывает деструктивно-модифицирующее повреждение на РНК и ДНК клетки. Накопление этих изменений со временем приводит к тому, что поврежденные клетки оказываются неспособными к делению. При этом разные виды микроорганизмов восприимчивы к разным диапазонам ультрафиолетового спектра. Наиболее чувствительны к УФ свету бактерии. Затем в порядке убывания чувствительности идут грибы, дрожжи, бактериальные споры и вирусы.

Согласно данным Руководства 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях» (2005) подавление роста на 95% бактерий рода Staphylococus spp. происходит при поверхностной экспозиции 35-74 Дж/см2, Micobacterium Tuberculosis – 74 Дж/см2, бактерии рода Legionella – 19-37 Дж/см2, Virus Influenza – 49 Дж/см2.

В те время как большинство бактерий чувствительны к среднему диапазону от 200-300 нм, для уничтожения вирусов нужен ультрафиолет более жесткого излучения. По данным гигиенических исследований, наибольшим воздействием на вирусы обладает УФ с длиной волны от 295 до 320 нанометров.

Исследуя степень устойчивости вируса к УФ излучению обнаружена следующая зависимость - чем крупнее вирус, тем более он подвержен воздействию ультрафиолета.

Самыми восприимчивыми к действию УФ излучения являются крупные герпесвирусы, диаметр вириона которых вместе с оболочкой достигает 140-200 нм. Размеры коронавируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, составляют от 80-150 нм, соответственно он также подвержен уничтожению ультрафиолетом.

Данная восприимчивость уже подтверждена экспериментальными работами. Так, в работе Ragan I. (2020) показано, что рибофлавин и ультрафиолетовое излучение (Mirasol Pathogen Reduction Technology System, Terumo BCT, Lakewood, CO) эффективно снижали титр SARS-CoV-2 до предела обнаружения в плазме крови человека и в среднем на 3,30 ± 0,26 в цельной крови.

В обзоре Heßling Martin «Ultraviolet irradiation doses for coronavirus inactivation - review and analysis of coronavirus photoinactivation studies» проанализировано влияние УФ- излучения в качестве физического фактора дезинфекции с противовирусным действием. Отмечается, что измерения дозы облучения, необходимой для инактивации SARS-CoV-2, до сих пор не опубликованы. В экспериментах по инактивации коронавирусов ультрафиолетовым излучением были оценены для определения дозы ультрафиолетового излучения, необходимой для снижения уровня вируса на 90%. Этот анализ был основан на том факте, что все коронавирусы имеют сходную структуру и одинаковую длину нитей РНК. Авторы полагают, что поскольку коронавирусы не отличаются по структуре от нового SARS-СoV-2 вируса и имеют высокую УФ-чувствительность. Верхний предел, определенный для логарифмической дозы снижения (90% снижения), составляет приблизительно 10,6 мДж/см2 (медиана), в то время как истинное значение, вероятно, составляет всего 3,7 мДж/см2 (медиана).

Рис.1 Механизм повреждения ДНК клетки под влиянием УФ-излучения

Исследование японских ученых доказало, что в условиях in vitro облучение глубоким ультрафиолетовым светодиодом (DUV-LED) с длиной волны 280±5 нм быстро инактивирует SARS-CoV-2, полученный от пациента COVID-19.

Интересное исследование Cadnum Jennifer L., опубликованное в мае 2020 года в журнале Pathogens and Immunity [6], продемонстрировало хороший эффект УФ дезинфекции для быстрого обеззараживания бункеров безопасности аэропортов. Использована модификация стандартного количественного метода испытаний дисков-носителей Американского общества испытаний и материалов (ASTM E-2197-11) для изучения эффективности УФ- излучения для быстрого обеззараживания пластиковых бункеров безопасности аэропортов, предварительно зараженных инокулированными на 3 площадках метициллин- резистентным золотистым стафилококком (MRSA) и бактериофагами MS2, PhiX174 и Phi6, окруженным РНК-вирусом, используемыми в качестве суррогата коронавирусов. Наблюдалась эффект уменьшения загрязнения на каждом из испытательных участков, включая вертикальные и горизонтальные поверхности, при действии UV в виде 10-, 20-или 30-секундных циклов. 30-секундный цикл соответствовал критериям обеззараживания всех 3 испытательных площадок для всех испытуемых организмов, за исключением бактериофага MS2, который был снижен более чем на 2 log10 PFU на каждой площадке.

Положительное влияние ультрафиолета

Под воздействием ультрафиолетовых лучей усиливаются окислительные процессы в организме: с увеличением поглощения тканями кислорода и выделения углекислого газа активируются ферменты, улучшается белковый и углеводный обмен, а также стимулируется кроветворение, регенеративные процессы, кровоснабжение и трофика тканей. Важным положительным эффектом ультрафиолетовых лучей является изменение иммунобиологической реактивности организма. УФ лучи стимулируют выработку антител, повышают фагоцитоз, тонизируют ретикулоэндотелиальную систему. Благодаря этому повышается сопротивляемость организма к инфекциям. Однако, важным фактором в формировании подобных биоэффектов имеет дозировка облучения.

Для ультрафиолетового облучения пользуются солнечным светом, а также искусственными источниками облучения: ртутно-кварцевыми и аргонортутно-кварцевыми лампами. Спектр излучения ртутно-кварцевых ламп характеризуется наличием более коротких ультрафиолетовых лучей, чем в солнечном спектре.

УФ-облучение широко используют, прежде всего, для профилактики различных заболеваний - для оздоровления окружающей человека внешней среды и изменения его реактивности (в первую очередь - повышения его иммунобиологических свойств).

С помощью специальных бактерицидных ламп может производиться стерилизация воздуха в лечебных учреждениях и жилых помещениях, стерилизация молока, воды и т. д. широко используется ультрафиолетовое облучение для предупреждения рахита, гриппа, в целях общего укрепления организма в лечебных и детских учреждениях, школах и др.).

Негативное действие ультрафиолета

Длительное и интенсивное ультрафиолетовое облучение может оказать неблагоприятное влияние на организм и вызвать патологические изменения. При значительном облучении отмечаются быстрая утомляемость, головные боли, сонливость, ухудшение памяти, раздражительность, сердцебиение, понижение аппетита. При сильном облучении развиваются ожоги и дерматиты (жжение и зуд кожи, диффузная эритема, отечность). При этом отмечается повышение температуры тела, головная боль, разбитость.

Высоким потенциалом к использованию в дезинфекционных целях обладает озонирование воздуха и поверхностей. Эта технология гораздо менее распространена, несмотря на что, обеззараживающий эффект озона в 3-5 раз выше, чем ультрафиолетового излучения. Озон эффективнее хлора и любых других известных дезинфектантов. За счет того, что озон оказывает разрушающе-окисляющее воздействие на стенки клетки и цитоплазму, разрушая их структуру. Озон - это газ, который образуется при действии электрического разряда, а также ультрафиолетового света на кислород. Именно поэтому при работе ртутных УФ ламп также образуется небольшое количество озона. При введении в водную или воздушную среду, озон выполняет четыре действия: бактерицидное, дезодорирующее, дезинфицирующее и окислительное. Благодаря очень высокой окислительной и дезинфицирующей способности его активно используют для очистки воды (озонация воды) и воздуха.

Применение озона имеет важные преимущества по сравнению с хлором:

• Из-за применения в малых дозах не дает побочных эффектов. Не загрязняет окружающую среду, но при этом является мощнейшим дезинфектором.
• Позволяет организовать санитарную обработку и дезинфекцию любых поверхностей, материалов, в том числе воды и воздуха.
• Одна молекула озона по своему действию эквивалентна от 3000 до 10000 молекулам хлора, она убивает патогенные микроорганизмы в 3500 раз быстрее, чем молекула хлора. Например, вирус полиомиелита погибает при величине остаточного озона 0,45 лг/л через 2 мин, а при дозе хлора 1 лг/л только через 3 ч. Действие озона на споры, бактерии и вообще любые патогенные микроорганизмы в 300-600 раз

сильнее, чем хлора. Также высока эффективность озонирования для очистки воды. Например, при уменьшения цветности воды (развитие в ней водорослей и фитопланктона) озона нужно в 2,5 раза меньше, чем хлора.

Однако к сложностям применения озона для обеззараживания и дезинфекции относится тот факт, что озон токсичен не только для микроорганизмов, но и для человека. При использование озона в медицинских и санитарно-гигиенических целях в присутствии людей важно соблюдать безопасные концентрации. Большие концентрации озона (ПДК для озона - 0,1 мг/м3 (NoCAS 10028-15-6) допустимы для обеззараживания помещений только без присутствия людей (О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ ГН 2.2.5.1313-03 от 30 апреля 2003 г. «ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ.ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК)ВРЕДНЫХ В ЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03). В странах ЕС и США ПДК для озона составляет 0,2 мг/м³

Биологические эффекты озона.

Озон способен реагировать с большинством органических и неорганических веществ до их полного окисления, т. е. до образования воды, оксидов углерода и высших оксидов других элементов. На биообъекты установлено селективное действие озона, в частности на соединения, содержащие двойные и тройные связи. К ним относятся белки, аминокислоты и ненасыщенные жирные кислоты (НЖК), входящие в состав липопротеидных комплексов плазмы и липидного бислоя клеточных мембран [7,8]. Наиболее полно изучены реакции озона НЖК, а именно, присоединение его к двойной связи с образованием озонидов. Поскольку плазматическая мембрана клеток представляет собой плотно упакованный слой липидов и белков, то именно она является мишенью озона в клетках. Доказано, что в процессе озонолиза цепи НЖК расщепляются с образованием перекисей, которые оказывают стимулирующее действие на внутриклеточный эритроцитарный обмен, мембрана эритроцита разрыхляется и становится более эластичной и деформабельной.

Если характеризовать физиологическое действие озона на организм человека, то можно выделить следующие доказанные эффекты:

1. Прямое дезинфицирующее действие при местном применении;
2. Системное антибактериальное и антивирусное действие за счет дискретного образования пероксидов;
3. Повышение пластичности (способности к деформации) мембраны эритроцитов;
4. Увеличение содержания 2,3-ДФГ, ответственного за высвобождение кислорода из эритроцита в тканях;
5. улучшение кислородного метаболизма в эритроцитах и, как следствие этого, повышенное использование глюкозы, распад жирных кислот, а также активация антиоксидантных ферментов

В обзоре Щербатюк Т.Г (2010) «Современное состояние озонотерапии в медицине. Перспективы применения в онкологии» обсуждается биологическая активность озона как достигнутый баланс между прооксидантными свойствами производных озона, с одной стороны, и компонентами антиоксидантной системы защиты - с другой. При использовании озона в медицинской практике ключевой причиной осторожного отношения является необъективность данных об истинности используемой концентрации озона в озононаторах. В целях получения терапевтического эффекта и исключения токсического воздействия на организм человека необходимо точное измерение и выражение концентрации озона.

Озонотерапия разработана для наружного применения для усиления антимикробной защиты организма при воспалительных заболеваниях кожи, а также для получения системных эффектов вследствие индукции низких концентраций активных форм кислорода (регуляция энергетического обмена и окислительно-восстановительного гомеостаза, иммуномодуляции).

Материалы, размещенные на ресурсе Российской ассоциации озонотерапевтов, отражают успешный опыт применения методик системной озонотерапии при лечении COVID-19.

1. Озонированный физиологический раствор (O3SS) может быть эффективным дополнением к схеме лечения пациентов с COVID-19 (Приводится по результатам, полученным в больнице Виамед Вирхен де ла Палома в Мадриде (Испания).
2. Применение озонированного физраствора у больных пневмонией средней и тяжелой степени тяжести CoVID19 [14]. В это исследование были включены двадцать пять взрослых пациентов, госпитализированных с симптомами COVID-19 легкой и тяжелой степени тяжести, которые соответствовали критериям включения и находились на лечении с 3 по 26 апреля 2020 года в больнице Viamed Virgen De La Paloma, Мадрид, Испания. Выводы: COVID-19 пациентов с легкими и тяжелыми симптомами, получавших внутривенное введение O3SS в качестве дополнительной терапии, продемонстрировали улучшение клинических симптомов, улучшение лабораторных показателей и снижение смертности.
3. ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОНОТЕРАПИИ В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ ПАЦИЕНТОВ СCOVID-19(Предварительныерезультаты ФедоровойТ.А.,БакуридзеЭ.М.,Есаян Р.М., Козаченко И.Ф., Николаевой А.В. ФГБУ «НМИЦ АГП им В.И. Кулакова» Минздрава России, Москва).

В сообщении отмечается, что на базе ФГБУ «НМИЦ АГиП им. В.И. Кулакова» Минздрава России с марта 2020 года развернут инфекционный госпиталь для пациентов с COVID-19 инфекцией. В комплексной терапии используется системную озонотерапию для лечения пациентов с COVID-инфекцией вне зависимости от степени тяжести (легкое, среднетяжелое и тяжелое течение) в частности, проводилось внутривенное капельное введение озонированного физиологического раствора, который готовили непосредственно перед введением на отечественных медицинских озонаторах «МЕДОЗОНС-СИСТЕМ» производства Арзамасского электромеханического завода (Россия) и «УОТА 60-01» производства «Медозон» (Россия). Объем инфузии составляли 400 мл, концентрация озона в растворе 4-5 мг/л после насыщения, вливание со скоростью 20 - 25 мл в минуту, через день, всего 6 процедур на курс. Два раза в неделю пациенты получали внутривенное введение глутатиона (600 мг.) с витамином C (1 г.) в 100 мл физиологического раствора. Озонотерапия проведена 134 пациентам (возраст пациентов - от 18 до 94 лет). Клинические данные совершенно однозначно говорят об эффективности озонотерапии. Все пациенты перенесли терапию без осложнений. Отмечена быстрая нормализация температуры тела (50% больных лихорадили 2-3 недели, после включения озонотерапии - в течение 2-3 дней температура нормализовалась). Уменьшение одышки в покое и при физической нагрузке (ЧДД менее 22/мин), улучшение показателей сатурации кислородом (SpO2) повышение ее на 2-3 единицы после внутривенной инфузии. По лабораторным тестам: быстрое снижение С-реактивного белка сыворотки крови (от 200 мг/л до 4 в течение 4-5- дней), значимое снижение уровня ферритина. Отмечено увеличение в крови относительного и абсолютного числа лимфоцитов, концентрации гемоглобина, снижение содержания тромбоцитов (до лечения уровень тромбоцитов - более 500х109/л, в течение 3-х дней - постепенное снижение до нормальных величин). По гемостазиограмме: в течение 5 дней после включения озонотерапии регистрировали снижение уровня фибриногена и уровня D-димера (также все пациенты получали терапию низкомолекулярными гепаринами), но в группе, дополнительно получавшей озонотерапию, нормализация состояния системы гемостаза происходит быстрее на 2-4- дня. Следовательно, пациенты (особенно с легкой и среднетяжелой степенью тяжести) не развивали утяжеления течения заболевания и находились меньшее количество дней в стационаре.

4. Озонотерапия эффективна при лечении от Covid19 и вдобавок усиливает эффект от лекарств. На сегодняшний день, "более 100 пациентов с Covid19 прошли курс озонотерапии в 15 больницах в Италии, и все их медицинские результаты совпали при оценке эффективности от терапии и улучшения самочувствия”. Об этом заявил президент итальянского общества кислородной терапии (Sioot) Мариано Франзини на слушаниях в комитете по социальным вопросам Палаты. Озонотерапия, по его словам, “может быть большой помощью и усиливает эффект лекарств; исследования показывают, что вирус быстро отступает” [15].
5. Кислородно-озоновая терапия как адъювант при SARS-COV-2 инфекции: клиническое исследование. Oxygen-ozone Therapy as Adjuvant in the Current Emergency in SARS-COV-2 Infection: A Clinical Study.