THE ROLE OF THE NEUROENDOCRINE AND IMMUNE COMPLEX IN THE MECHANISM OF ACTION OF BALNEOTHERAPY (experimental and clinical studies) = РОЛЬ НЕЙРОЕНДОКРИННО-ІМУННОГО КОМПЛЕКСУ В МЕХАНІЗМІ ДІЇ БАЛЬНЕОТЕРАПІЇ (експериментальні і клінічні дослідження)

Machine Translated by Google

 

 

 

MINISTRY OF HEALTH PROTECTION OF UKRAINE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ihor Lvovych Popovych

 

 

 

UDC 615.327.015.4[615.838

 

 

 

 

THE ROLE OF THE NEUROENDOCRINE-IMMUNE COMPLEX IN THE MECHANISM OF ACTION OF

BALNEOTHERAPY (experimental and clinical studies)

 

 

 

14.03.04 - pathological physiology

 

 

 

 

 

Scientific report based on a set of monographs and articles for obtaining the scientific degree

of Doctor of Medical Sciences

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2023

 

Machine Translated by Google

 

 

 

The work was performed

at the SE "Ukrainian Research Institute of Transport Medicine of the Ministry of Health of Ukraine", Odesa; Institute of

Physiology named after O.O. Bogomolets National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv

 

 

 

Scientific consultant: Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Worker of Science and Technology of Ukraine Anatoly Ivanovich Gozhenko, SE "Ukrainian Research Institute of Transport Medicine of the Ministry of Health of Ukraine", Director

 

 

Official opponents:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Machine Translated by Google

 

 

 

GENERAL CHARACTERISTICS OF THE RESEARCH

Actuality of theme. The human body is a supersystem, and therefore his

Adaptation reactions in normal and pathological conditions are always complex and include both specific and numerous non-specific reactions [A.I. Gozhenko, 2015]. To

the most important non-specific reactions include reactions of the neuroendocrine immune complex. Since the

epoch-making discovery of H. Selye [1936], it is known that it is non-specific the pathogenetic basis of many chronic diseases is stress (general

adaptation syndrome). This concept is developed by its numerous followers

[Horizontov P.D. and others, 1983; Meerson F.Z., 1986, 1993; L.H. Garkavy and others, 1990, 1998; Chrousos GP, 1992-2005; Stress of Life, 1998; O.M. Radchenko, 2004;

Reznikov O.G. et al., 2004; Dhabhar FS, 2009-2018; Baraboy V.A., Reznikov O.G., 2013; Reznikov O.G., 2019].

Physiological antipode of stressors are adaptogens, which act stress-limiting effect by induction of anti-stress general adaptation

reactions The level of resistance of the organism is determined by the quality of its general adaptation reaction [L.H. Harkavy and others, 1990, 1998; O.M. Radchenko, 2004]. By

L.H. Garkavy et al. [1990], all stimuli and influences should be considered adaptogens (electric stimulation of the hypothalamus, carbon dioxide as an irritant

reticular formation and interoreceptors, magnetic fields, neurotropic agents, immunomodulators, antioxidants, muscle strain, biostimulants

of plant and animal origin), which are capable of acting on the body cause an anti-stressor general adaptation reaction. However, the majority

authors include only substances capable of causing a condition as adaptogens

"non-specifically increased resistance" of the organism to the influence of adverse factors environmental factors of a physical, chemical and biological nature [N.V. Lazarev, 1958;

I.I. Brehman, 1957, 1987; I.V. Dardymov, 1976; Saratykov A.S., Krasnov E.A., 1987; Kaplan

E.A. and others, 1990; Yakovlev G.M. and others, 1990; I.L. Popovych, 2011;

Panossian AG et al, 2022]. They are another form of adaptogenic effect of the means regulatory [Saratikov A.S., Krasnov E.A., 1987] ambivalent-equilibrator [Balanovsky V.P. et al., 1993] effect, that is, normalization

abnormal body parameters regardless of their orientation.

One of the long-known and widely used adaptogenic means is

ball attendants The theoretical basis of balneotherapy and balneorehabilitation is

the concept of sanogenesis Gozhenka A.I. and Gozhenko O.A. [2007]. Their main task is to increase the body's resistance, both general and immune, with the goal

prevention of aggravation of aseptic inflammation by infection, metaphylaxis

relapses in patients in the phase of remission, deepening and prolongation of the latter, suppression of the latent inflammatory process [Cmiyan I.S., 1967, 1973, 2008;

I.L. Popovych et al., 2003; Kostyuk P.K. et al., 2006; Babov K.D. et al., 2009;

I.L. Popovych, 2011].

 

 

3

 

Machine Translated by Google

 

 

 

Back in 1993, Korneva E.A. [1993; 2020] introduced the term "a single immune-neuro- endocrine complex that participates in ensuring the stability

internal environment of the body". I. L. Popovych, barely changing the term to "neuroendocrine-immune complex" [I.L. Popovich, 2009], initiated

large-scale studies of immediate and long-term (course) effects on it the famous Naftusya bioactive water, which is a combination

non-antigenic (oil-like substances and products of their microbial transformation, primarily fatty acids) and antigenic (indigenous microflora) irritants and

fully meets the recently accepted International Scientific criteria Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) to refer the product to

synbiotics: "a mixture containing living microorganisms and substrates selectively used by host microorganisms that provides benefits

for the health of the host" [Swanson KS et al., 2020]. The

results were published in a number of monographs [Dranovsky A.L., Popovych I.L., 2010; I.L. Popovych, 2011; Chebanenko O.I., Popovych I.L., 2011; 2012; 2013;

2015; I.L. Popovych et al., 2014; Kozyavkina O.V. et al., 2015; Sydoruk N.O. et al., 2018; Gozhenko AI et al., 2019; Popovych IL et al., 2020; Gozhenko A.I. and others, 2021; Popovych IL et al., 2022; Korda M.M. et al., 2023] and numerous articles

Truskavet Scientific School of Balneology, which aroused great interest in specialists and were recognized by experts as the main trend of the last decade in Ukrainian balneology [A.G. Portnichenko, 2015].

At the same time, in the process of studying the impact of transdermal devices electrostimulation on the human body, it was found that changes in parameters neuroendocrine-immune complex and metabolome also have

adaptogenic character [Popovych IL, 2022; Babelyuk VE and Popovych IL, 2023]. So, the mentioned authors of the concept of anti-stress general adaptive

reactions were still right about the wide spectrum of the nature of adaptogens.

Connection of work with scientific programs, plans, topics. The research was carried out along the lines of:

programs of the Institute of Physiology named after O.O. Bogomolets National Academy of Sciences of Ukraine "Study of the mechanisms of regulation of the body's functional systems in conditions of normality and pathology" (No. DR 0102U002064), fragments of which are topics Department of Experimental Balneology "Influence of factors of the Truskavets resort

on vegetative and vascular tone and heart activity"; "Mechanisms of induction

of the body's protective systems by spa attendants of the Truskavets resort"; "Immunological aspects of balneotherapy at the Truskavets resort of diseases

organs of the urinary system" (order No. 104/1–142 of the Institute dated February 25, 1998 p);

of the general resort theme of the Association of Scientists of the city "Integral Quantitative assessment of the general state of health (vitality) of various categories of persons who

arrive at the Truskavets resort, the impact on it is standard

 

 

4

 

Machine Translated by Google

 

 

 

balneotherapy complex and the search for methods of increasing efficiency

of balneotherapy, balneo-rehabilitation and balneosanitation" (No. DR 0104U007397).

The aim of the study. Find out the role of the neuroendocrine-immune complex

in the mechanism of therapeutic and prophylactic action of adaptogens of different nature (phyto-

balneo-, electrogenic) and to evaluate the contributions of the components of the composition of adaptogens

(polyphenols, fatty acids, bacteria) in their influence on parameters neuroendocrine-immune complex.

Research tasks. To achieve the goal, it is necessary solve the following problems.

1. In the clinical and physiological observations, register short-term

(within 1.5 hours) reactions of the parameters of the neuroendocrine-immune complex on the use of Naftusya bioactive water and phytoadaptogen and related changes parameters of gastric and pancreatic secretion, cholekinetics, urination

and hemodynamics. Identify predictors of options for short-term reactions

on adaptogens.

2. Investigate changes in the parameters of the neuroendocrine-immune complex under

by the influence of the course of drinking Naftusya bioactive water, the use of phytoadaptogens

or transcutaneous electrical stimulation of nerve plexuses by the author

device "VEB". To find out which changes in parameters of the neuroendocrine immune complex are the same for adaptogens of different nature (common), and which  specific

3. Based on specific effects, evaluate the contributions of individual components adaptogens (aryl hydrocarbons, fatty acids and bacteria) in their effects on neuro-endocrine-immune complex. 4. To

analyze the correlation relationships between the parameters of the central and autonomous nervous, endocrine and immune systems as components neuroendocrine-immune complex. Find out the relationship between the parameters neuroendocrine-immune complex and their changes, as factors

signs, and microbiota of urine and feces, metabolism of lipids, electrolytes and nitrogenous metabolites, hemodynamics, cholekinetics, gastric and pancreatic

secretion, acupuncture and gas discharge visualization - as effective

signs

5. In experiments on rats, conduct a comparative study of preventive

effects of phytoadaptogen and Naftusya bioactive water on changes in the neuroendocrine immune complex, metabolome and markers of myocardial damage and

gastric mucosa under the influence of acute immobilization-cold factors stress Analyze neuroendocrine-immune interrelationships and find out the role of the neuroendocrine-immune complex in minimizing stressors damage to the myocardium and gastric mucosa.

6. Identify options for reactions of the neuroendocrine-immune complex of rats to chronic immobilization stress and analyze neuroendocrine immune relationships.

 

 

5

 

Machine Translated by Google

 

 

 

7. Identify general and specific changes in neuroendocrine-immune parameters complex of animals with their course load of fresh and mineral

waters of different chemical composition. Analyze the connections between the content of tested waters of organic substances, microelements and electrolytes, with

on the one hand, and the parameters of the neuroendocrine-immune system exposed to them

of the complex - on the

other hand. 8. Assess the contributions of autochthonous microflora and bioactive organic substances

of Naftusya water in its effects on neuroendocrine-immune parameters of the

complex The object of research is the neuroendocrine-immune complex, microbiota, metabolome, hemodynamics, cholekinetics, gastric and pancreatic secretion, biophysical parameters. Subject of

research in humans:

Amplitude-frequency and spectral parameters of the electroencephalogram: average amplitude (ÿV), average frequency (Hz), frequency deviation (Hz), index rhythm (%), asymmetry coefficient (%), lateralization coefficient (%), absolute  (ÿV2 /Hz) and relative (%) spectral power density (SPD) of the main

rhythms: ÿ (35÷13 Hz), ÿ (13÷8 Hz), ÿ (8÷4 Hz) and ÿ (4÷0.5 Hz) in 16 loci (Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8 , C3, C4, T3, T4, P3, P4, T5, T6, O1, O2). Entropy is relative

SHSP in these loci.

Temporal and spectral parameters of heart rate variability (HRV): HR, Mo, AMo, MxDMn, TNN, SDNN, RMSSD, pNN50, absolute (msec 2) and relative (%)

spectral power of HRV components: HF (0.4÷0.15 Hz), LF (0.15÷0.04 Hz), VLF (0.04÷0.015 Hz), ULF (0.015÷0.003 Hz) and their entropy. Adaptation hormones:

cortisol, aldosterone, triiodothyronine, testosterone, calcitonin

Hormones of the gastroentero-pancreatic neuroendocrine system (GEPES): gastrin, glucagon, insulin.

Parameters of immune status: leukocytes and leukocytogram; relative

the content in the blood of lymphocytes that express CD3, CD4, CD8, CD22, CD25 and CD56 receptors and T-lymphocytes with a high affinity for CD2 receptors, as well as

sensitive and resistant to theophylline; serum content of immunoglobulins G, A, M, circulating immune complexes, C-RP, IL-1, IL-6, TNF-ÿ; activity, intensity and completeness of phagocytosis by neutrophils of blood cultures

Staphylococcus aureus (ATCC N 25423 F49) and Escherichia coli (O55 K59); entropy leukocytograms and immunocytograms; author's leukocyte indices of adaptation and tension; content of lysozyme, sIgA, IgA, IgG in saliva.

Fecal microbiota: normal, hemolyzing and weakened E. coli

enzymatic activity, Klebsiella, Proteus, Bifidobacteria, Lactobacilli. Bacteriuria, leukocyturia and erythrocyturia. Parameters of the metabolome: the

content of triglycerides and cholesterol in the plasma

composition of lipoproteins of high, low and very low density, in plasma and urine -

 

6

 

Machine Translated by Google

 

 

 

creatinine, urea, uric acid, phosphates, chloride, sodium, potassium, calcium and magnesium.

Hemodynamic

parameters: EDV, ESV, SV, ET, HR, BPs, BPd, GPRV,

the author's index of the contractile activity of the heart.

Cholekinetics parameters: gallbladder volumes on an empty stomach and after 5÷60 min after standard cholekinetics and/or Naftusya water.

Parameters of gastric secretion: intragastric pH-metry and/or gastric

probing on an empty stomach and after the introduction of Naftusya water with determination of the titrated

acid and pepsin.

Parameters of pancreatic secretion: duodenal probing on an empty stomach and after introduction of Naftusya water with determination of bicarbonate, amylase, lipase and trypsin.

Biophysical parameters: electrical conductivity of acupuncture points, area, shape, entropy and symmetry of the gas discharge image, energy and asymmetry

virtual chakras.

Subject of research in rats

ECG and variation cardiointervalogram parameters (Mo, AMo and MxDMn). The mass of the adrenal glands and the thickness of their glomerular, fascicular, reticular and

medullary zones. Plasma levels of adaptation hormones

(corticosterone, triiodothyronine and testosterone). Excretion with daily urine 17-ketosteroids.

 

+

The concentration of electrolytes in the blood (Na

K+, Mg

2+,

Ca 2+,

Cl -, phosphates),

 

nitrogenous metabolites (creatinine, urea, uric acid, bilirubin), medium molecular weight polypeptides, glucose, amylase, cholesterol alpha- and

non-alpha-lipoproteins, products of lipoperoxidation (diene conjugates and malondialdehyde), activity of antioxidant protection enzymes

(superoxide dismutase of erythrocytes and catalase of erythrocytes and plasma) and cytolysis (AlT, AsT, acid and alkaline phosphatase, creatine phosphokinase). Majority

the listed indicators of metabolism were also determined in daily urine.

Hormonal activities: parathyroid - according to coefficients (Sar/Pr) 0.5 ,

(Pu/Cau) 0.5 and (Cap•Pu/Pp•Cau) 0.25, calcitonin - according to coefficients (1/ÿÿÿ•ÿÿ) 0.5 ,

(Cau•Pu) 0.5 and (Cau•Pu/Cap•Pp) 0.25 and mineralocorticoid - by coefficients

(Nap/Kp) 0.5 , (Ku/Nau) 0.5 and (Nap•Ku/Kp•Nau) 0.25.

The mass of the thymus and the relative content of T-lymphocytes, lymphoblasts, epitheliocytes, endotheliocytes, reticulocytes, macrophages and corpuscles in the thymocytogram Gassal. The mass of the spleen and the relative content of lymphocytes, lymphoblasts, plasma cells, reticulocytes, fibroblasts, macrophages, microphages and eosinophils in the splenocytogram. Peripheral blood leukocytes and their relative content

leukocytograms of basophils, eosinophils, rod- and segmentonuclear cells neutrophils, monocytes and lymphocytes. Relative content in the immunocytogram

 

theophylline-resistant theophylliandne-sensitive T-lymphocytes, granule-containing

large

 

lymphocytes, B-lymphocytes, plasma cells and 0-lymphocytes. Entropy of thymocytogram, splenocytogram, leukocytogram and immunocytogram.

 

7

 

Machine Translated by Google

 

 

 

Reaction of blast transformation of T-lymphocytes to phytohemagglutinin. Indexes phagocytic function of neutrophils (microphages) and monocytes (macrophages): phagocytic index, microbial number, killing index and bactericidal

ability against Staphylococcus aureus (ATCC strain N25423 F49). Microbiota

 

feces. Subject of research in dogs

HEPES hormones gastrin, glucagon, insulin.

Research methods: electrophysiological - for recording indicators

the functional state of the central and autonomic nervous systems; radioimmuno - for determination of gastrin, glucagon and insulin; immunoenzymatic - for

determination of adaptation hormones, cytokines and immunoglobulins; immune - for determination of immunity indicators; morphological - to study the condition

adrenal glands, thymus and spleen; biochemical - to determine indicators metabolome; microbiological - to assess the microbiota of feces and urine; ultrasound - to determine hemodynamic indicators; biophysical - for

determination of electrical conductivity of acupuncture points and gas discharge parameters visualization; statistical - for mathematical analysis of digital material.

Experimental studies were conducted according to the rules and requirements of the "General principles of working with animals", approved by I National Congress on Bioethics (Kyiv, 2001), agreed with

provisions of the "European Convention on the Protection of Vertebrate Animals, which are used for experimental and other scientific purposes" (Council

of Europe, No. 123, Strasbourg, 1985) and the Law of Ukraine "On the Protection of Animals from

cruel treatment" dated 26.02.2006. Removal of animals from the experiment was carried out under light inhalation (ether) anesthesia by decapitation.

Tests in patients were performed in accordance with the provisions of Helsinki declaration of 1975, revised and supplemented in 2002, and the directive

of the National Committee on the Ethics of Scientific Research. During the event Informed consent was obtained from all participants of the tests and all were used measures to ensure anonymity of participants.

Research protocols were approved by the Ethics Committees of the Institute of Physiology

named after O.O. Bogomolets National Academy of Sciences and State University "Ukrainian Research Institute

of transport medicine" of the

Ministry of Health. Scientific novelty of the obtained results

Ambiguous and contradictory data about

correlations between electroencephalogram (EEG) parameters and heart rate variability (HRV), which reflects functional

relationships between the central and autonomic nervous systems.

The concept of the immunological homunculus is filled with new facts. In particular, the EEG loci on which nerve structures responsible for the regulation of phagocytosis of gram-positive and gram-negative cells are projected

bacteria Information on EEG loci previously known to be responsible for others

 

8

 

Machine Translated by Google

 

 

 

immune processes, complemented by data on the type of rhythms generated by neural structures that project to these loci, as well as on the inhibitory or activating nature of regulation. The concept of the

neuroendocrine-immune complex gained further development through a quantitative and qualitative integral assessment of the relationships between the parameters of the nervous, endocrine and immune systems declared by previous authors. On this basis, the concept of general adaptive reactions of the organism (GASS) was significantly supplemented and specified. In particular, the author's leukocyte indices of adaptation  and tension are proposed for the quantitative assessment of qualitatively different ZARO of stress and overactivation, as well as disharmonious and harmonious reactions to training, calm and increased activation. The existing classical criteria of leukocytogram and levels of glucocorticoid, mineralocorticoid, thyroid and sex hormones in the blood for the identification of the type of ZARO are supplemented with calcitonin and parameters of VRS, EEG and immunity. The listed hormones together with the VRS-marker of sympathetic tone (LFnu) are included in the author's six-member neuro-endocrine stress index, which is a significantly supplemented and modified version of the stress factor of

V.V. Frolkis. [1990]. Physiological correlates of known information parameters: harmony,

 

synchronization and entropy were discovered for the first time, and they were used for the integral assessment of the state of the human and rat organism and the impact of pathogenic and sanogenic factors on it.

 

For the first time, it was found that the inhibitory or activating nature of the vagal influence on the blood level of pro-inflammatory cytokines is determined by the constellation of the initial parameters of the EEG, HRS, immunity and metabolome and can be accurately predicted with the help of classification functions obtained as a result of discriminant analysis. This resolves the controversy existing in the literature regarding the concept of the cholinergic anti-inflammatory reflex.

In experiments with simulation of acute and chronic stress, variants of immune responses were found, which are accompanied by characteristic changes in the parameters of the autonomic nervous and endocrine systems and the metabolome.

In experiments on rats, it was shown for the first time that preventive weekly use of Naftusia bioactive water (BAVN), in general, similar to the reference adaptogen ginseng, limits, nullifies, reverses neuro-hormonal, metabolic and immune pathogenic manifestations of acute immobilization-cold stress and enhances its sanogenic manifestations, without significantly influencing indicators that are not subject to stressor action. This is accompanied by the minimization of metabolic and ECG markers of dystrophic and   necrotic damage to the myocardium and erosive-ulcerative damage to the gastric mucosa.

The stress-mitigating effect of BAVN is reproduced by organic substances extracted from it. The patent "Method of prevention of erosive and ulcerative lesions of the gastric mucosa in laboratory animals" was obtained.

 

 

9

 

Machine Translated by Google

 

 

 

In a comparative experiment, the similarity of stress limiters was revealed effects of the domestic phytocomposition "Balsam of the Crimea" with such ginseng and BAVN, which gave reason to patent it as an adaptogenic agent.

By using natural potable medicinal waters and their artificial ones

of salt analogues in the experiment, a quantitative assessment was carried out and the role of their effects on the neuroendocrine-immune complex and the metabolism of electrolytes, trace elements and organic substances. For the first time, it has been proven that it is organic nitrogen and carbon have the maximum modulating effect on the neuroendocrine-immune complex, trace elements are less effective, while the effect of electrolytes

minimal despite their mass superiority.

Through three-month monitoring of Naftusya water of various wells

It was shown for the first time that fluctuations in the chemical composition of the Truskavet deposit water is accompanied by fluctuations in its biological and physiological activity, between which there is a significant canonical correlation. By weekly watering of rats with

tap water, bottled water "Truskavetska", which contains petroleum-like organic

 

substances, but devoid of hydrocarbon-oxidizing bacteria and produced them of fatty acids, and Naftusya water with subsequent modeling of acute

the individual contributions of immobilization-cold stress were assessed for the first time aryl hydrocarbons and bacteria/fatty acid complex in stress-limiting effects

Naftusya waters.

In an experiment using tap water, Naftusya water and culture fluid filtered from microbes, which contains products

biotransformation of hydrocarbons of the water-bearing rock of the Truskavet deposit culture of hydrocarbon-oxidizing bacteria previously isolated from

Naftusi, polyvariance of own effects of organic substances (OR) was revealed and microbes Naftusi. In particular, both factors are comparable stimulants

effects on the mass of the thymus, the content of plasma cells in the spleen, in the blood - B- and theophylline-sensitive T-lymphocytes, as well as phagocytosis by neutrophils/microphages Staph. aureus. Levels in the blood of leukocytes in general and eosinophils in particular and lymphoblasts in the spleen grow under the influence of OR only, and at

theophylline-resistant T-lymphocytes in the blood and reticulocytes in the thymus, as well as the thickness of the fascicular layer of the cortex of the adrenal glands is made stimulating, and bacteria - inhibitory effect. Instead, ORs reduce the thickness of the reticular

layer of the adrenal cortex, suppress phagocytosis by monocytes/macrophages

Staph. aureus, reduce the content of plasma cells in the thymus, as well as ordinary E. coli and its strain with hemolytic ability in feces, while these parameters are not subordinate

under the influence of Naftusi bacteria. Instead, Naftusi bacteria cause a significant increasing the content of Bifidobacteria and Lactobacilli probiotics in feces, as well as

lymphocytes in the thymus, while the effect of OR on these parameters is opposite. Finally, the content of macrophages in the thymus under the influence of Naftusi bacteria decreases, while OR ineffective.

 

10

 

Machine Translated by Google

 

 

 

By giving rats tap water, native Naftusei, that is, with living microflora, as well as Naftusei, in which the microflora was

killed by ultraviolet radiation or removed by filtration through

special sieve, the quantitative contributions of organic substances, living substances were found out for the first time

microbes and their antigens in antixenobiotic, endocrine, immunotropic and metabolic effects of this healing water. Joint

reactions of the neuroendocrine-immune complex were revealed for the first time

rats on course drinking BAVN or applications of ozokerite, which are caused, presumably, by the influence of their oil-like organic substances, primarily

aromatic, on aryl hydrocarbon receptors (aryl hydrocarbon receptor AhR) terminals of afferent fibers of sensory neurons and/or macrophages

gut-associated lymphoid tissue (GALT) or skin (SALT) in accordance.

It was demonstrated for the first time in clinical and physiological observations an opportunity to increase the effectiveness of the balneotherapy complex Truskavets resort (drinking BAVN, ozokerite applications, mineral baths)

by additionally including phytoadaptogens in its composition.

For the first time, it was found that a number of neuroendocrine-immune parameters

of the complex and RHV changes in the same way under the influence of the course of both the use of BAVN and transcutaneous electrical stimulation of nerve plexuses with the "VEB" device. It additionally indicates the involvement of the nervous system in the mechanism of action of BAVN.

In a comparative clinical and physiological study with a weekly using BAVN (as a complex of at least polyphenols, fatty acids and

autochthonous bacteria), domestic phytocomposition "Balsam Truskavets" (as a complex of at least polyphenols and fatty acids) and ozokerite extract (as

sources of polyphenols/aryl hydrocarbons) constellations were discovered for the first time parameters of the neuroendocrine-immune complex, which change in the same way

extent, on the other hand, the reactions of other constellations of parameters are divergent. The obtained data allowed quantitative mathematical modeling

to assess the individual contributions of polyphenols, fatty acids and autochthonous microflora BAVN in its effects on the neuro-endocrine-immune complex, presumably mediated by Ah,

GP40/120 and TL/NL receptors, respectively. This is documented complete compliance of native Naftusa with the criteria of synbiotics.

On the basis of the obtained results, a theory of the curative and preventive action of the balneotherapy agents of the Truskavets resort was created, xenobiotic-synbiotic based on active principles and neuroendocrine-immune adaptogenic

according to the mechanism of their implementation and essence.

At least three effectors of adaptogens: polyphenols, fatty acids and bacteria

(together they are a synbiotic) through the corresponding receptors (Ah, GP40/120, TL/NL) affect neurons of the enteric nervous system (ENS) and immunocytes

GALT/SALT, as well as on microbiota cells. Released under this influence neurotransmitters and cytokines, in turn, act autocrine and paracrine

11

 

Machine Translated by Google

 

 

 

effects on the same or neighboring neurons and immunocytes, as well as on neurons of the autonomic and central nervous systems, reaching them through the blood and irritating afferent terminals n. vagus and n. splanchnicus (as well as the skin during application or cupping).

Next, the corresponding cortical and subcortical nerve structures have a modulating effect on the immunocytes of the bone marrow, thymus, spleen, lymph nodes, and again GALT/SALT (as well as BALT, MALT, etc.), and on endocrinocytes, at least in the cortex of the adrenal glands, gonads, and thyroid gland, hormones which, in turn, affect immunocytes. A direct effect of absorbed polyphenols and fatty acids on endocrinocytes and blood/lymph immunocytes is also possible. Cells of the microbiota under the influence of polyphenols and/or other organic substances that act as prebiotics begin to multiply, as a result of which the production and release of fatty acids and endogenous AhR agonists increases, which potentiates the effects

of both exogenous agonists on neurons, immunocytes and endocrinocytes. Another consequence of the activation of the proliferation of microbiota is the strengthening of its immunomodulatory effect, as well as its antimicrobial effect against pathogenic microflora and strengthening the barrier against the latter. The result of the action of adaptogens is the normalization or minimization of disorders (or even optimization) of the neuro-endocrine-immune complex, and the final result is the suppression or resolution of chronic inflammation of the digestive and genitourinary (probably also respiratory, through BALT) systems with improvement or normalization of their functional state.

 

 

Approbation of the results. The results were made public at the following gatherings: IX All-Union Congress of Physiotherapists and Spa Specialists (Tashkent, 1989); XIII Congress of the Ukrainian Physiological University named after I.P. Pavlova (Kharkiv, 1990); IV All-Union Congress of Gastroenterologists (Leningrad, 1990); V congress of physiotherapists and spa specialists of Ukraine (Odesa, 1991); XIV Congress of the Ukrainian Physiological Society

named after I.P. Pavlova (Kyiv, 1994); I Russian congress on pathophysiology (Moscow, 1996); VII Ukrainian Biochemical Congress (Kyiv, 1997); XV Congress of the Ukrainian Physiological University named after I.P. Pavlova (Donetsk, 1998); 1st National Congress of Physiotherapists and Resort Specialists of Ukraine (Khmilnyk, 1998); VII Congress of the World Federation of Ukrainian Medical Societies (Uzhhorod, August 1998); III National Congress of Pathophysiologists of Ukraine (Odesa, 2000); VIII Congress of the World Federation of Ukrainian Medical Societies (Lviv, Truskavets, 2000); III national congress of physiotherapists and spa specialists (Yalta, 2006); III All-Russian conference "Fundamental aspects of compensatory and adaptive processes" (Novosibirsk, 2007); 5th National Congress of Pathophysiologists of Ukraine (Zaporizhia, 2008); III congress of physiotherapists, spa specialists and medical rehabilitators (Yalta, 2008); scientific and practical conferences "Actual issues of pathology under conditions

of action of extraordinary factors on the body" (Ternopil, 2008; 2009; 2010; 2012; 2013; 2015; 2017; 2018; 2020); international symposium "Actual problems of biophysical medicine" (Kyiv, 2009; 2012; 2014; 2016); reading them V.V. Podvysotskyi

 

 

12

 

Machine Translated by Google

 

 

 

(Odesa, 2009; 2010; 2012; 2015; 2017; 2018); III Congress of Physiologists of the CIS (Yalta, 2011); VI National Congress of Pathophysiologists of Ukraine (Yalta, 2012); X Anniversary Ukrainian-Polish-Belorussian Conference "Physiology and Pathology of Respiration: Advances in Basic Research and Clinical Application (Kyiv, 2013); Konferecjje Naukowÿ "Jakoÿÿ w Sporcie" (Toruÿ, Poland, 2013); XIX Congress Ukrainian Physiological University named after P.G. Kostyuka (Lviv, 2014); VII National Congress of Pathophysiologists of Ukraine (Kharkiv, 2016); XVI International Conference "The current status and approaches to development of physical and rehabilitation medicine in Ukraine according to international standards" (Kyiv, 2016); 11th international conference "Acent Graphics Communications and Publishing"

(Hamilton, Canada, 2019); The 20th Congress of the Ukrainian Physiological University named after P.G. Kostyuka (Kyiv, 2019); Galician readings (Ivano-Frankivsk, 2019); 19th International Applied Research Conference (Kyiv, 2019); VIII National

congress of pathophysiologists of Ukraine (Odesa, 2020); Galician readings II (Ternopil, 2020); National Congress of Physical and Rehabilitation Medicine&Balneology (Covasna, 2021, Romania); Ukrainian conference on Neuroscience dedicated to the 90th birthday of academician Vladimir Skok (Kyiv, 2022); All-Ukrainian Science and

Technology conf. "Prospects for the development of medical and physical rehabilitation in differe levels of medical care" (Ternopil, 2022). Publications. Research

results are reflected in 29 articles published in journals of Ukraine, Poland, Romania,

Italy, Iran and the USSR, which

indexed in the scientometric database Scopus, and 116 articles in professional journals of Ukraine, Poland, Romania and the USSR, as well as in 32 monographs, incl

individual, recommended for publication by the Academic Councils of the Institute of Physiology named after

O.O. Bogomolets National Academy of Sciences and UkrNDI of Medicine, Transport, Ministry of Health. Received 2

patents

Hirsch indexes: Scopus 4 (35 citations), Research Gate 13 (623 citations),

Google Scholar 35 (3592 citations). Research Interest Score 234.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Попович Ігор Львович

 

 

УДК 615.327.015.4[615.838

 

 

 

РОЛЬ НЕЙРОЕНДОКРИННО-ІМУННОГО КОМПЛЕКСУ В МЕХАНІЗМІ ДІЇ БАЛЬНЕОТЕРАПІЇ

(експериментальні і клінічні дослідження)

 

 

14.03.04 – патологічна фізіологія

 

 

 

 

Наукова доповідь за сукупністю монографій і статей

на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2023

 

Робота виконана в

ДП “Український науково-дослідний інститут медицини транспорту МОЗ України”, м. Одеса;

Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, м. Київ

 

 

Науковий консультант: доктор медичних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Гоженко Анатолій Іванович, ДП “Український науково-дослідний інститут медицини транспорту МОЗ України”, директор

 

 

Офіційні опоненти:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

Актуальність теми. Організм людини є суперсистемою, а тому його реакції адаптації в нормі та при патології завжди комплексні і включають як специфічні, так і багаточисленні неспецифічні реакції [Гоженко А.І., 2015]. До найважливіших неспецифічних реакцій відносяться реакції нейроендокринно-імунного комплексу.

Від часу епохального відкриття Selye H. [1936] відомо, що неспецифічною патогенетичною основою багатьох хронічних захворювань є стрес (загальний адаптаційний синдром). Ця концепція розвивається її численними адептами [Горизонтов П.Д. и др, 1983; Меерсон Ф.З., 1986, 1993; Гаркави Л.Х. и др., 1990, 1998; Chrousos G.P., 1992-2005; Stress of Life, 1998; Радченко О.М., 2004; Резніков О.Г. та ін., 2004; Dhabhar F.S., 2009-2018; Барабой В.А., Резніков О.Г., 2013; Резніков О.Г., 2019].

Фізіологічним антиподом стресорів є адаптогени, які чинять стреслімітуючу дію шляхом індукції антистресорних загальних адаптаційних реакцій. Рівень резистентності організму визначається якістю його загальної адаптаційної реакції [Гаркави Л.Х. и др., 1990,1998; Радченко О.М., 2004]. За Гаркави Л.Х. и др. [1990], адаптогенами слід вважати усі подразники і впливи (електричне подразнення гіпоталамуса, вуглекислий газ як подразник ретикулярної формації та інтерорецепторів, магнітні поля, нейротропні засоби, імуномодулятори, антиоксиданти, м’язеві навантаження, біостимулятори рослинного і тваринного походження), котрі при дії на організм здатні викликати антистресорну загальну адаптаційну реакцію. Проте більшість авторів до адаптогенів відносять лише речовини, котрі здатні викликати стан "неспецифічно підвищеної опірності" організму до впливу несприятливих факторів довкілля фізичної, хімічної та біологічної природи [Лазарев Н.В., 1958; Брехман И.И., 1957, 1987; Дардымов И.В., 1976; Саратиков А.С., Краснов Е.А., 1987; Каплан Е.А. и др., 1990; Яковлев Г.М. и др., 1990; Попович І.Л., 2011; Panossian A.G. et al, 2022]. Іншою іпостассю адаптогенної дії засобів є їх регуляторний [Саратиков А.С., Краснов Е.А., 1987] амбівалентно-еквілібраторний [Балановський В.П. та ін., 1993] ефект, тобто нормалізація відхилених параметрів організму незалежно від їх спрямованості.

Одним із давно відомих і широко застосовуваних адаптогенних засобів є бальнеочинники. Теоретичною основою бальнеотерапії і бальнеореабілітації є концепція саногенезу Гоженка А.І. і Гоженко О.А. [2007]. Головне їх завдання - підвищення резистентності організму, як загальної, так і імунної, з метою профілактики обтяження асептичного запалення інфекційним, метафілактики рецидивів у хворих в фазі ремісії, поглиблення і пролонгації останньої, пригнічення латентного запального процесу [Cміян І.С., 1967, 1973, 2008; Попович І.Л. та ін., 2003; Костюк П.К. та ін., 2006; Бабов К.Д. та ін., 2009; Попович І.Л., 2011].

Ще в 1993 р. Корнева Е.А. [1993;2020] запровадила термін “єдиний імунно-нейро-ендокринний комплекс, який бере участь у забезпеченні постійності внутрішнього середовища організму”. Попович І.Л., ледь змінивши термін на “нейроендокринно-імунний комплекс” [Попович І.Л., 2009], ініціював широкомасштабні дослідження термінових і довготривалих (курсових) впливів на нього знаменитої біоактивної води Нафтуся, яка являє собою комбінацію неантигенних (нафтоподібні речовини і продукти їх мікробної трансформації, передовсім жирні кислоти) і антигенних (автохтонна мікрофлора) подразників і цілком відповідає недавно прийнятим критеріям International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) для віднесення засобу до синбіотиків: “суміш, що містить живі мікроорганізми та субстрати, вибірково використовувані мікроорганізмами хазяїна, що забезпечує користь для здоров’я хазяїна” [Swanson K.S. et al., 2020].

Результати опубліковані у низці монографій [Драновський А.Л., Попович І.Л., 2010; Попович І.Л., 2011; Чебаненко О.І., Попович І.Л., 2011; 2012; 2013; 2015; Попович І.Л. та ін., 2014; Козявкіна О.В. та ін., 2015; Сидорук Н.О. та ін., 2018; Gozhenko A.I. et al., 2019; Popovych I.L. et al., 2020; Гоженко А.І. та ін, 2021; Popovych I.L. et al., 2022; Корда М.М. та ін., 2023] і численних статтях Трускавецької наукової школи бальнеології, котрі викликали великий інтерес у фахівців і були визнані експертинею як головний тренд останнього десятиліття в українській бальнеології [Портніченко А.Г., 2015].

Водночас у процесі дослідження впливу пристроїв для черезшкірної електростимуляції на організм людини було виявлено, що зміни параметрів нейроендокринно-імунного комплексу та метаболому також мають адаптогенний характер [Popovych I.L., 2022; Babelyuk V.E. and Popovych I.L., 2023]. Отже, згадані автори концепції антистресорних загальних адаптаційних реакцій все ж мали рацію щодо широкого спектру природи адаптогенів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконані в руслі: 

програми Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України ”Вивчення механізмів регуляції функціональних систем організму в умовах норми і патології” (№ ДР 0102U002064), фрагментами якої є теми відділу експериментальної бальнеології “Вплив чинників курорту Трускавець на вегетативний та судинний тонус і серцеву діяльність”; “Механізми індукції захисних систем організму бальнеочинниками курорту Трускавець”; “Імунологічні аспекти бальнеотерапії на курорті Трускавець захворювань органів сечовидільної системи” (наказ № 104/1–142 по Інституту від 25.02.1998 р);

загальнокурортної теми Асоціації учених міста “Інтегральна кількісна оцінка загального стану здоров’я (віталітету) різних категорій осіб, котрі прибувають на курорт Трускавець, впливу на нього стандартного бальнеотерапевтичного комплексу та пошук методів підвищення ефективності бальнеотерапії, бальнеореабілітації і бальнеосанації” (№ ДР 0104U007397).

Мета дослідження. З’ясувати роль нейроендокринно-імунного комплексу в механізмі лікувальної і профілактичної дії адаптогенів різної природи (фіто- бальнео-, електрогенних) та оцінити внески компонент складу адаптогенів (поліфеноли, жирні кислоти, бактерії) у їх впливі на параметри нейроендокринно-імунного комплексу.

Задачі дослідження. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі.

1. В клініко-фізіологічних спостереженнях зареєструвати короткотермінові (впродовж 1,5 год) реакції параметрів нейроендокринно-імунного комплексу на вживання біоактивної води Нафтуся і фітоадаптогену та супутні зміни параметрів шлункової і панкреатичної секреції, холекінетики, сечовиділення і гемодинаміки. Виявити предиктори варіантів короткотермінових реакцій на адаптогени.
2. Дослідити зміни параметрів нейроендокринно-імунного комплексу під впливом курсу пиття біоактивної води Нафтуся, вживання фітоадаптогенів чи транскутанної електростимуляції нервових сплетінь авторським приладом “VEB”. Виявити, зміни яких параметрів нейроендокринно-імунного комплексу однакові для адаптогенів різної природи (загальні), і які специфічні.
3. Базуючись на специфічних ефектах, оцінити внески окремих компонентів адаптогенів (арилгідрокарбонів, жирних кислот і бактерій) у їх ефекти на нейро-ендокринно-імунний комплекс.
4. Проаналізувати кореляційні взаємозв’язки між параметрами центральної і автономної нервової, ендокринної і імунної систем як компонентами нейроендокринно-імунного комплексу. З’ясувати зв’язки між параметрами нейроендокринно-імунного комплексу та їх змінами, в якості факторних ознак, та мікробіоти сечі і калу, обміну ліпідів, електролітів і азотистих метаболітів, гемодинаміки, холекінетики, шлункової і панкреатичної секреції, акупунктури і газорозрядної візуалізації – в якості результативних ознак.
5. В експериментах на щурах провести порівняльне дослідження превентивної дії фітоадаптогену і біоактивної води Нафтуся щодо змін нейроендокринно-імунного комплексу, метаболому і маркерів пошкодження міокарду і слизової шлунку під впливом факторів гострого іммобілізаційно-холодового стресу. Проаналізувати нейроендокринно-імунні взаємозв’язки і з’ясувати роль нейроендокринно-імунного комплексу в мінімізації стресорних пошкоджень міокарду і слизової шлунку.
6. Виявити варіанти реакцій нейроендокринно-імунного комплексу щурів на хронічний іммобілізаційний стрес та проаналізувати нейроендокринно-імунні взаємозв’язки.
7. Виявити загальні і специфічні зміни параметрів нейроендокринно-імунного комплексу тварин при їх курсовому навантаженні прісною і мінеральними водами різного хімічного складу. Проаналізувати зв’язки між вмістом у тестованих водах органічних речовин, мікроелементів і електролітів, з одного боку, і параметрами підданого їх впливу нейроендокринно-імунного комплексу –з іншого.
8. Оцінити внески автохтонної мікрофлори і органічних речовин біоактивної води Нафтуся у її ефекти на параметри нейроендокринно-імунного комплексу.

Об’єкт дослідження - нейроендокринно-імунний комплекс, мікробіота, метаболом, гемодинаміка, холекінетика, шлункова і панкреатична секреція, біофізичні параметри.

Предмет дослідження у людей:

Амплітудно-частотні і спектральні параметри електроенцефалограми: середня амплітуда (μV), середня частота (Hz), відхилення частоти (Hz), індекс ритму (%), коефіцієнт асиметрії (%), коефіцієнт латералізації (%), абсолютна (μV²/Hz) і відносна (%) щільність спектральної потужності (ЩСП) основних ритмів: β (35÷13 Hz), α (13÷8 Hz), θ (8÷4 Hz) і δ (4÷0,5 Hz) у 16 локусах (Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, C3, C4, T3, T4, P3, P4, T5, T6, O1, O2). Ентропія відносної ЩСП в цих локусах.

Часові і спектральні параметри варіабельності ритму серця (ВРС): HR, Mo, AMo, MxDMn, TNN, SDNN, RMSSD, pNN₅₀, абсолютна (msec²) і відносна (%) спектральна потужність компонент ВРС: HF (0,4÷0,15 Hz), LF (0,15÷0,04 Hz), VLF (0,04÷0,015 Hz), ULF (0,015÷0,003 Hz) та їх ентропія.

Гормони адаптації: кортизол, альдостерон, трийодтиронін, тестостерон, кальцитонін.

Гормони гастроентеро-панкреатичної нейроендокринної системи (ГЕПЕС): гастрин, глюкагон, інсулін.

Параметри імунного статусу: лейкоцити і лейкоцитограма; відносний вміст в крові лімфоцитів, які експресують рецептори CD3, CD4, CD8, CD22, CD25 і CD56 та Т-лімфоцитів з високою аффінністю CD2-рецепторів, а також чутливих і резистентних до теофіліну; вміст в сироватці імуноглобулінів G, A, M, циркулюючих імунних комплексів, C-RP, IL-1, IL-6, TNF-α; активність, інтенсивність і завершеність фагоцитозу нейтрофілами крові культур Staphylococcus aureus (ATCC N 25423 F49) і Escherichia coli (O55 K59); ентропія лейкоцитограми і імуноцитограми; авторські лейкоцитарні індекси адаптації і напруження; вміст в слині лізоциму, sIgA, IgA, IgG.

Мікробіота калу: E. coli звичайна, гемолізуюча і з ослабленою ферментативною активністю, Klebsiella, Proteus, Bifidobacteria, Lactobacilli. Бактерійурія, лейкоцитурія і еритроцитурія.

Параметри метаболому: вміст в плазмі тригліцеридів та холестерину в складі ліпопротеїнів високої, низької і дуже низької густини, в плазмі і сечі - креатиніну, сечовини, сечової кислоти, фосфатів, хлориду, натрію, калію, кальцію і магнію.

Параметри гемодинаміки: EDV, ESV, SV, ET, HR, BPs, BPd, GPRV, авторський індекс контрактильної активності серця.

Параметри холекінетики: об’єми жовчевого міхура натще та через 5÷60 хв після стандартного холекінетика і/або води Нафтуся.

Параметри шлункової секреції: інтрагастральна рН-метрія і/або шлункове зондування натще і після введення води Нафтуся з визначенням титрованої кислоти і пепсину.

Параметри панкреатичної секреції: дуоденальне зондування натще і після введення води Нафтуся з визначенням бікарбонату, амілази, ліпази і трипсину.

Біофізичні параметри: електропровідність точок акупунктури, площа, форма, ентропія і симетрія газорозрядного зображення, енергія і асиметрія віртуальних чакр.

Предмет дослідження у щурів

Параметри ЕКГ і варіаційної кардіоінтервалограми (Мо, АМо і MxDMn).

Маса наднирників і товщина їх гломерулярної, фасцикулярної, ретикулярної та медулярної зон. Рівні в плазмі гормонів адаптації (кортикостерону, трийодтироніну та тестостерону). Екскреція з добовою сечею 17-кетостероїдів.

Концентрація в крові електролітів (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^-, фосфатів), азотистих метаболітів (креатиніну, сечовини, сечової кислоти, білірубіну), середньомолекулярних поліпептидів, глюкози, амілази, холестерину альфа- і неальфа-ліпопротеїнів, продуктів ліпопероксидації (дієнових кон'югатів і малонового диальдегіду), активність ферментів антиоксидантного захисту (супероксиддисмутази еритроцитів та каталази еритроцитів і плазми) і цитолізу (АлТ, АсТ, кислої і лужної фосфатази, креатинфосфокінази). Більшість перелічених показників метаболізму визначались і в добовій сечі.

Гормональні активності: паратироїдна - за коефіцієнтами (Сар/Рр)^0,5, (Pu/Cau)^0,5 і (Сар•Pu/Рр•Cau)^0,25_, кальцитонінова - за коефіцієнтами (1/Сар•Рр)^0,5, (Cau•Pu)^0,5 і (Cau•Pu/Сар•Рр)^0,25 та мінералокортикоїдна - за коефіцієнтами (Nap/Kp)^0,5, (Ku/Nau)^0,5 і (Nap•Ku/Kp•Nau)^0,25.

Маса тимуса і відносний вміст в тимоцитограмі Т-лімфоцитів, лімфобластів, епітеліоцитів, ендотеліоцитів, ретикулоцитів, макрофагів і тілець Гассаля. Маса селезінки і відносний вміст в спленоцитограмі лімфоцитів, лімфобластів, плазмоцитів, ретикулоцитів, фібробластів, макрофагів, мікрофагів і еозинофілів. Лейкоцити периферійної крові і відносний вміст в лейкоцитограмі базофілів, еозинофілів, паличкоядерних і сегментоядерних нейтрофілів, моноцитів і лімфоцитів. Відносний вміст в імуноцитограмі теофілінрезистентних і теофілінчутливих Т-лімфоцитів, великих грануловмісних лімфоцитів, В-лімфоцитів, плазмоцитів і 0-лімфоцитів. Ентропія тимоцитограми, спленоцитограми, лейкоцитограми і імуноцитограми. Реакція бласттрансформації Т-лімфоцитів на фітогемаглютинін. Показники фагоцитарної функції нейтрофілів (мікрофагів) і моноцитів (макрофагів): фагоцитарний індекс, мікробне число, індекс кіллінгу та бактерицидна здатність стосовно Staphylococcus aureus (штам ATCC N25423 F49). Мікробіота калу.

Предмет дослідження у собак

Гормони ГЕПЕС гастрин, глюкагон, інсулін.

Методи дослідження: електрофізіологічні – для реєстрації показників функціонального стану центральної і автономної нервової систем; радіоімунні – для визначення гастрину, глюкагону і інсуліну; імуноферментні – для визначення гормонів адаптації, цитокінів і імуноглобулінів; імунні – для визначення показників імунітету; морфологічні – для дослідження стану наднирників, тимуса і селезінки; біохімічні – для визначення показників метаболому; мікробіологічні – для оцінки мікробіоти калу і сечі; ультразвуковий – для визначення показників гемодинаміки; біофізичні – для визначення електропровідності точок акупунктури і параметрів газорозрядної візуалізації; статистичні – для математичного аналізу цифрового матеріалу.

Експериментальні дослідження проводились згідно з правилами та вимогами “Загальних принципів роботи з тваринами”, затвердженими I Національним конгресом з біоетики (Київ, 2001 р), погодженими з положеннями “Європейської конвенції про охорону хребетних тварин, що використовуються в експериментальних та інших наукових цілях” (Рада Європи, №123, Страсбург, 1985 р.) та Закону України “Про захист тварин від жорстокого поводження” від 26.02.2006 р. Виведення тварин з експерименту проводилось під легким інгаляційним (ефірним) наркозом шляхом декапітації.

Тести у пацієнтів проводилися відповідно до положень Гельсінської декларації 1975 р, переглянутої та доповненої у 2002 р, та директиви Національного комітету з етики наукових досліджень. Під час проведення тестів від усіх учасників отримано інформовану згоду та використано всі заходи для забезпечення анонімності учасників.

Протоколи досліджень схвалені Етичними комітетами Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН та ДУ “Український науково-дослідний інститут медицини транспорту” МОЗ.

Наукова новизна одержаних результатів

Примножено і конкретизовано неоднозначні і суперечливі дані про кореляційні зв’язки між параметрами електроенцефалограми (ЕЕГ) і варіабельності ритму серця (ВРС), які відображують функціональні взаємозв’язки між центральною і автономною нервовими системами.

Наповнено новими фактами концепцію імунологічного гомункулюса. Зокрема, виявлено локуси ЕЕГ, на які проектуються нервові структури, відповідальні за регуляцію фагоцитозу грам-позитивних і грам-негативних бактерій. Інформація про локуси ЕЕГ, раніше відомі як відповідальні за інші імунні процеси, доповнена даними про вид ритмів, генерованих нервовими структурами, які проектуються на ці локуси, а також про гальмівний чи активуючий характер регуляції.

Набула подальшого розвитку концепція нейроендокринно-імунного комплексу шляхом кількісної і якісної інтегральної оцінки задекларованих попередніми авторами взаємозв’язків між параметрами нервової, ендокринної і імунної систем. На цій підставі суттєво доповнено і конкретизовано концепцію загальних адаптаційних реакцій організму (ЗАРО). Зокрема, запропоновано авторські лейкоцитарні індекси адаптації і напруження для кількісної оцінки якісно відмінних ЗАРО стресу і переактивації, а також дисгармонійних і гармонійних реакцій тренування, спокійної і підвищеної активації. Існуючі для ідентифікації типу ЗАРО класичні критерії лейкоцитограми і рівнів в крові глюкокортикоїдних, мінералокортикоїдних, тироїдних і статевих гормонів доповнені кальцитоніном і параметрами ВРС, ЕЕГ та імунітету. Перелічені гормони разом з ВРС-маркером симпатичного тонусу (LFnu) включені у авторський шестичленний нейро-ендокринний індекс стресу, який є суттєво доповненим і модифікованим варіантом коефіцієнту стресу Фролькіса В.В. [1990].

Вперше виявлено фізіологічні кореляти відомих інформаційних параметрів: гармонії, синхронізації і ентропії - та застосовано їх для інтегральної оцінки стану організму людини і щура та впливу на нього патогенних і саногенних факторів.

Вперше з’ясовано, що гальмівний чи активуючий характер вагусного впливу на рівень в крові прозапальних цитокінів зумовлений констеляцією початкових параметрів ЕЕГ, ВРС, імунітету та метаболому і може бути безпомилково передбачений з допомогою класифікуючих функцій, отриманих внаслідок дискримінантного аналізу. Цим розв’язано існуючу в літературі суперечку в руслі концепції холінергічного протизапального рефлексу.

В експериментах з моделюванням гострого і хронічного стресу виявлено варіанти імунних відповідей, які супроводжуються характерними змінами параметрів автономної нервової і ендокринної систем та метаболому.

В експериментах на щурах вперше показано, що превентивне тижневе вживання біоактивної води Нафтуся (БАВН), в цілому подібно до еталонного адаптогену жень-шеню, обмежує, зводить нанівець, реверсує нейро-гормональні, метаболічні та імунні патогенні прояви гострого іммобілізаційно-холодового стресу і посилює його саногенні прояви, не впливаючи суттєво на показники, непідлеглі стресорній дії. Це супроводжується мінімізацією метаболічних і ЕКГ-маркерів дистрофічних і некротичних пошкоджень міокарду і ерозивно-виразкових пошкоджень слизової шлунка. Стреслімітуюча дія БАВН відтворюється виділеними з неї органічними речовинами. Отримано патент “Спосіб профілактики ерозивно-виразкових пошкоджень слизової шлунку у лабораторних тварин”.

В порівняльному експерименті виявлено подібність стреслімітуючих ефектів вітчизняної фітокомпозиції “Бальзам Кримський” з такими жень-шеню і БАВН, що дало підставу запантентувати її в якості адаптогенного засобу.

Шляхом застосування природних питних лікувальних вод і їх штучних сольових аналогів в експерименті проведена кількісна оцінка і з’ясовано ролі у їх ефектах на нейроендокринно-імунний комплекс і метаболом електролітів, мікроелементів та органічних речовин. Вперше доказано, що саме органічний азот і вуглець чинять максимальний модулюючий вплив на нейроендокринно-імунний комплекс, менш ефективні мікроелементи, тоді як вплив електролітів мінімальний попри їх масову перевагу.

Шляхом тримісячного моніторингу води Нафтуся різних свердловин Трускавецького родовища вперше показано, що коливання хімічного складу води супроводжуються коливаннями її біологічної і фізіологічної активності, між якими існує суттєвий канонічний кореляційний зв'язок.

Шляхом тижневого напоювання щурів водопровідною водою, бутильованою водою “Трускавецька”, яка містить нафтоподібні органічні речовини, але позбавлена вуглеводніокиснювальних бактерій і продукованих ними жирних кислот, і водою Нафтуся з наступним моделюванням гострого іммобілізаційно-холодового стресу вперше оцінено окремі внески арилгідрокарбонів і комплексу бактерії/жирні кислоти у стреслімітуючі ефекти води Нафтуся.

В експерименті із застосуванням водопровідної води, води Нафтуся і відфільтрованої від мікробів культуральної рідини, яка містить продукти біотрансформації вуглеводнів водовмісної породи трускавецького родовища культурою вуглеводніокиснювальних бактерій, попередньо виділених із Нафтусі, виявлено поліваріантність власних ефектів органічних речовин (ОР) і мікробів Нафтусі. Зокрема, обидва фактори чинять порівнянні стимулюючі ефекти на масу тимуса, вміст в селезінці плазмоцитів, в крові - В- і теофілінчутливих Т-лімфоцитів, а також фагоцитоз нейтрофілами/мікрофагами Staph. aureus. Рівні в крові лейкоцитів в цілому і еозинофілів зокрема та лімфобластів у селезінці зростають під впливом лише ОР, а на рівні теофілінрезистентних Т-лімфоцитів в крові і ретикулоцитів в тимусі, а також товщину фасцикулярного шару кори наднирників ОР чинять стимулюючий, а бактерії – гальмівний ефект. Натомість ОР зменшують товщину ретикулярного шару кори наднирників, пригнічують фагоцитоз моноцитами/макрофагами Staph. aureus, знижують вміст плазмоцитів в тимусі, а також звичайної E. coli і її штаму з гемолітичною здатністю в калі, тоді як ці параметри не підлеглі впливу бактерій Нафтусі. Натомість бактерії Нафтусі спричиняють суттєве збільшення вмісту у калі пробіотиків Bifidobacteriа і Lactobacilli, а також лімфоцитів у тимусі, тоді як вплив ОР на ці параметри протилежний. Нарешті, вміст в тимусі макрофагів під впливом бактерій Нафтусі знижується, тоді як ОР неефективні.

Шляхом напоювання щурів водопровідною водою, нативною Нафтусею, тобто з живою мікрофлорою, а також Нафтусею, в котрій мікрофлора була вбита ультрафіолетовим опроміненням чи видалена проціджуванням через спеціальне сито, вперше з’ясовано кількісні внески органічних речовин, живих мікробів та їх антигенів у антиксенобіотичний, ендокринні, імунотропні і метаболічні ефекти цієї лікувальної води.

Вперше виявлено спільні реакції нейроендокринно-імунного комплексу щурів на курсове напоювання БАВН чи аплікації озокериту, які зумовлені, здогадно, впливом їх нафтоподібних органічних речовин, передовсім ароматичних, на арилгідрокарбонові рецептори (aryl hydrocarbon receptor AhR) терміналей афферентних волокон сенсорних нейронів і/або макрофагів лімфоїдної тканини, асоційованої з кишківником (GALT) чи шкірою (SALT) відповідно.

В клініко-фізіологічних спостереженнях вперше продемонстровано можливість підвищити ефективність бальнеотерапевтичного комплексу курорту Трускавець (пиття БАВН, аплікації озокериту, мінеральні купелі) шляхом додаткового включення до його складу фітоадаптогенів.

Вперше виявлено, що низка параметрів нейроендокринно-імунного комплексу і ГРВ змінюється однотипно під впливом курсу як вживання БАВН, так і транскутанної електростимуляції нервових сплетінь приладом “VEB”. Це додатково свідчить про участь нервової системи в механізмі дії БАВН.

В порівняльному клініко-фізіологічному дослідженні з тижневим вживанням БАВН (як комплексу принаймі поліфенолів, жирних кислот і автохтонних бактерій), вітчизняної фітокомпозиції “Бальзам Трускавець” (як комплексу принаймі поліфенолів і жирних кислот) і екстракту озокериту (як джерела поліфенолів/арилгідрокарбонів) вперше виявлено констеляції параметрів нейроендокринно-імунного комплексу, які змінюються однаковою мірою, натомість реакції інших констеляцій параметрів різноскеровані. Отримані дані дозволили шляхом математичного моделювання кількісно оцінити окремі внески поліфенолів, жирних кислот і автохтонної мікрофлори БАВН у її ефекти на нейро-ендокринно-імунний комплекс, опосередковані, здогадно, рецепторами Ah, GP40/120 і TL/NL відповідно. Цим задокументовано цілковиту відповідність нативної Нафтусі критеріям синбіотиків.

На основі отриманих результатів створено теорію лікувально-профілактичної дії бальнеочинників курорту Трускавець, ксенобіотико-синбіотикову за діючими началами і нейроендокринно-імунну адаптогенну за механізмом їх реалізації і суттю.

Принаймі три ефектори адаптогенів: поліфеноли, жирні кислоти і бактерії (разом вони - синбіотик) через відповідні рецептори (Ah,GP40/120,TL/NL) впливають на нейрони кишкової нервової системи (ENS) і імуноцити GALT/SALT, а також на клітини мікробіоти. Вивільнені під цим впливом нейромедіатори і цитокіни, своєю чергою, чинять автокринні і паракринні ефекти на ці ж чи сусідні нейрони і імуноцити, а також на нейрони автономної і центральної нервової систем, досягаючи їх через кров і подразнюючи афферентні терміналі n. vagus і n. splanchnicus (а також шкіри при аплікації чи купелі). Далі, відповідні кортикальні і субкортикальні нервові структури чинять модулюючий вплив як на імуноцити кісткового мозку, тимуса, селезінки, лімфовузлів і знову GALT/SALT (а також BALT, MALT тощо), так і на ендокриноцити принаймі кори наднирників, гонад і щитовидної залози, гормони яких, своєю чергою, впливають на імуноцити. Можливий також прямий вплив абсорбованих поліфенолів і жирних кислот на ендокриноцити і імуноцити крові/лімфи. Клітини мікробіоти під впливом поліфенолів і/або інших органічних речовин, які виступають в якості пребіотиків, починають посилено розмножуватись, внаслідок чого збільшується продукція і виділення ними жирних кислот і ендогенних агоністів AhR, чим потенціюються ефекти обох екзогенних агоністів на нейрони, імуноцити і ендокриноцити. Іншим наслідком активації проліферації мікробіоти є посилення її імуномодулюючої дії, а також антимікробної дії проти патогеної мікрофлори і зміцнення бар’єру проти останньої. Наслідком дії адаптогенів є нормалізація або мінімізація порушень стану (чи навіть оптимізація) нейро-ендокринно-імунного комплексу, а кінцевим підсумком – пригнічення чи розрішення (resolving) хронічного запалення органів травної і сечостатевої (ймовірно, і дихальної, через BALT) систем з поліпшенням чи нормалізацією їх функціонального стану.

Апробація результатів. Результати оприлюднені на наступних зібраннях: ІХ Всесоюзный съезд физиотерапевтов и курортологов (Ташкент, 1989); XIII з'їзд Українського фізіологічного т-ва ім. І.П. Павлова (Харків, 1990); IV Всесоюзный съезд гастроэнтерологов (Ленинград, 1990); V з'їзд фізіотерапевтів і курортологів України (Одеса, 1991); XIV з'їзд Українського фізіологічного т-ва ім. І.П. Павлова (Київ, 1994); I Российский конгресс по патофизиологии (Москва, 1996); VII Український біохімічний з’їзд (Київ, 1997); XV з’їзд Українського фізіологічного т-ва ім. І.П. Павлова (Донецьк, 1998); І національний конгрес фізіотерапевтів і курортологів України (Хмільник, 1998); VII Конгрес Світової Федерації Українських Лікарських Товариств (Ужгород, серпень 1998); ІІІ Національного конгрес патофізіологів України (Одеса, 2000); VIII конгрес Світової Федерації Українських Лікарських Товариств (Львів, Трускавець, 2000); ІІІ національний конгрес фізіотерапевтів та курортологів (Ялта, 2006); III Всероссийская конференция “Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов” (Новосибирск, 2007); V національний конгрес патофізіологів України (Запоріжжя, 2008); III з'їзд фізіотерапевтів, курортологів та медичних реабілітологів (Ялта, 2008); науково-практичні конференції "Актуальні питання патології за умов дії надзвичайних факторів на організм" (Тернопіль, 2008; 2009; 2010; 2012; 2013; 2015; 2017; 2018; 2020); міжнародний симпозіум "Актуальні проблеми біофізичної медицини" (Київ, 2009; 2012; 2014; 2016); читання ім. В.В. Підвисоцького (Одеса, 2009; 2010; 2012; 2015; 2017; 2018); III съезд физиологов СНГ (Ялта, 2011); VI національний конгрес патофізіологів України (Ялта, 2012); X Anniversary Ukrainian-Polish-Belorussian Conference “Physiology and Pathology of Respiration: Advances in Basic Research and Clinical Application (Kyїv, 2013); Konferecję Naukową „Jakość w Sporcie” (Toruń, Poland, 2013); XIX з’їзд Українського фізіологічного т-ва ім. П.Г. Костюка (Львів, 2014); VII Національний конгрес патофізіологів України (Харків, 2016); XVI International Conference “The current status and approaches to development of physical and rehabilitation medicine in Ukraine according to international standards” (Kyїv, 2016); 11th international conference “Acent Grafics Communications and Publishing” (Hamilton, Canada, 2019); ХХ з’їзд Українського фізіологічного т-ва ім. П.Г. Костюка (Київ, 2019); Галицькі читання (Івано-Франківськ, 2019); 19th International Applied Research Conference (Kyїv, 2019); VIII Національний конгрес патофізіологів України (Одеса, 2020); Галицькі читання II (Тернопіль, 2020); National Congress of Physical and Rehabilitation Medicine&Balneology (Covasna, 2021, Romania); Ukrainian conference on Neuroscience dedicated to the 90th birthday of academician Vladimir Skok (Kyїv, 2022); Всеукраїнська наук.-пр. конф. “Перспективи розвитку медичної та фізичної реабілітації на різних рівнях надання медичної допомоги” (Тернопіль, 2022).

Публікації. Результати досліджень відображені у 29 статтях, опублікованих у журналах України, Польщі, Румунії, Італії, Ірану і СРСР, які індексовані в наукометричній базі Scopus, і 116 статтях у фахових журналах України, Польщі, Румунії і СРСР, а також у 32 монографіях, в тому числі одноосібній, рекомендованих до друку Вченими радами Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН і УкрНДІ медицини транспорту МОЗ. Отримано 2 патенти.

Індекси Гірша: Scopus 4 (35 цитувань), Research Gate 13 (623 цитувань), Google Scholar 35 (3592 цитувань). Research Interest Score 234,4.