Лечебный электрофорез

Введение в организм через кожу или слизистые оболочки при помощи постоянного тока лекарственных веществ называют лечебным электрофорезом. Эмпирически в лечебную практику введен с 1802 г.

Общие сведения

Теоретической основой лекарственного электрофореза следует считать теорию электролитической диссоциации (ионную теорию), разработанную С. Аррениусом (1887). Согласно ей молекулы электролитов при растворении в большей или меньшей степени распадаются (диссоциируют) на положительные (катионы) и отрицательные (анионы) ионы. В поле постоянного тока ионы перемещаются направленно в соответствии с их полярностью. Положительные ионы направляются к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательные — к положительному электроду (аноду). Следовательно, при помещении раствора на электрод создается возможность введения заряженных частиц в организм через кожу или слизистую оболочку. При этом с электродной прокладки вводятся лишь ионы, имеющие одноименную с электродом полярность. Поэтому при лечебном электрофорезе раствором лекарственного вещества надо смачивать прокладку электрода, полярность которого соответствует заряду вводимого лекарственного иона.

В организм можно вводить как ионы, так и более крупные частицы лекарственных веществ, несущие электрический заряд. Для этого прокладку (либо помещенную на нее фильтровальную бумагу) смачивают раствором лекарственного вещества. При введении ионов или частиц, несущих положительный заряд, соответствующим раствором смачивают прокладку электрода, соединенного с положительным полюсом (анодом), а ионов или частиц, несущих отрицательный заряд, - с отрицательным полюсом (катодом) аппарата для гальванизации. Так как одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются, то находящиеся на прокладке положительные ионы переместятся в сторону катода, а отрицательные- в сторону анода, лекарственные ионы или частицы начнут поступать в кожу или слизистые оболочки. Ионы и другие частицы, проникая в кожу, в основном через отверстия выводных протоков потовых желез, скапливаются в ней под электродом, образуя «кожное депо» ионов. Из последнего они постепенно вымываются током лимфы, а также продвигаются вглубь путем диффузии и осмоса, поступая в общий ток кровообращения. Так, при электрофорезе йода последний можно обнаружить в слюне и моче через 15-20 мин от начала процедуры.

При помощи постоянного тока в кожу можно вводить различные лекарственные вещества, в том числе антибиотики, витамины, ферменты, вакцины и др. Электрофорез имеет ряд преимуществ перед другими способами введения лекарственных веществ. При этом происходит сочетанное действие постоянного тока и лекарственного вещества и обычно отсутствует общее токсическое действие последнего. При электрофорезе имеется также возможность вводить в организм избирательно тот или иной ион в зависимости от его полярности. Так, из раствора хлорида натрия с положительного полюса вводят натрий, с отрицательного - хлор. Кроме того, лекарственные вещества, вводимые постоянным током, задерживаются в организме дольше, чем при введении их другими способами, и медленнее выводятся из него.

Биофизико-химические основы

Основными путями проникновения лекарств в организм при электрофорезе являются выводные протоки потовых и сальных желез. В меньшей степени вещества постоянным током вводятся через межклеточные щели и чрезклеточно. Увеличение числа активных кожных желез, разрыхление межуточного вещества и другие воздействия, приводящие к повышению пористости кожи, способствуют введению электрофорезом большого количества вещества.

При электрофорезе вводимые вещества проникают на небольшую глубину. Принято считать, что за счет собственно электрогенного движения во время процедуры лекарства могут достигать лишь подкожного жирового слоя. Преимущественно же они обнаруживаются в эпидермисе и дерме. Глубокому проникновению вводимых постоянным током веществ препятствуют сложная мембранная структура кожи и ее электрохимическая активность, наличие свободных высокоподвижных ионов в поверхностных тканях, выраженная поляризация в коже, а также связывание вводимых лекарств полиэлектролитными структурами кожи.

Из кожи и подкожной жировой клетчатки поступившие во время процедуры лекарства постепенно диффундируют в лимфатические и кровеносные сосуды, разносясь ко всем органам и тканям.

Как известно, электрофорез в свободных растворах подчиняется законам Фарадея. Электрофорез лекарств через кожу (и слизистые оболочки) количественно этим законам не подчиняется.
Основная причина неподчинения лекарственного электрофореза законам Фарадея связана с особенностями коллоидной структуры кожи, которая по электрохимическим свойствам относится к отрицательным электроактивным мембранам мелкопористого типа. В порах кожи, соизмеримых с размерами большинства лекарственных веществ, образуется двойной электрический слой, который препятствует свободному транспорту ионов при электрофорезе.

На количество вводимого электрофорезом лекарства влияют физико-химические параметры лекарственных веществ и применяемых растворов; условия проведения процедуры и морфофункциональное состояние кожи. Основные количественные закономерности лекарственного электрофореза заключаются в следующем [Улащик В. С., 1979]:

• введение в организм лекарств постоянным током уменьшается с увеличением размеров и зарядности вводимых ионов, с уменьшением степени чистоты растворов;
• в катионной форме лекарства (при прочих равных условиях) вводятся в организм в большем количестве, чем в анионной;
• влияние содержания вещества в растворе (на прокладке) на введение его в организм носит относительный характер и достоверно лишь в области малых и средних концентраций (до 2-5%). Поэтому применение в лечебной практике растворов высокой концентрации (выше 3-5%) не имеет смысла и способствует лишь нерациональному расходованию лекарств;
• с возрастом больного количество вводимого электрофорезом вещества экспоненциально уменьшается;
• при условиях, принятых в физиотерапевтической практике, количество вводимого постоянным током в организм вещества прямо пропорционально количеству кулонов электричества, прошедших через раствор и пациента во время процедуры;
• наибольшей проницаемостью для вводимых электрофорезом лекарств обладает кожа живота, за которой в убывающем порядке следуют межлопаточная область, грудь, плечо, предплечье, бедро, голень, кисть и стопа;
• проникновение при электрофорезе лекарств через слизистые оболочки происходит в большем количестве, чем через кожу.

Механизм действия

Лекарственный электрофорез как электрофармакологический метод обеспечивает специфическое влияние лекарственного вещества на фоне действия гальванического тока как активного биологического раздражителя. Естественно, что ответная реакция не является простой суммацией эффектов двух этих факторов, составляющих единый лечебный комплекс.

Действие лекарственного вещества, вводимого в организм методом электрофореза, развивается несколькими путями. Во- первых, лекарственные вещества вызывают непрерывное и длительное раздражение нервных окончаний кожи. Раздражение кожных рецепторов различными лекарственными веществами сопровождается возникновением дифференцированных тканевых реакций с изменением биохимических процессов. Осуществляются эти своеобразные реакции по рефлекторным механизмам метамерного порядка. Возбуждение рецепторов, относящихся к вегетативной нервной системе, введенными лекарственными веществами проявляется также и общей генерализованной реакцией, характерной для действия конкретного вещества. Речь идет об общих ионных рефлексах, которые А. Е. Щербак выделил как специальную форму ответных реакций организма на внешние раздражители. В их формировании исключительную роль играет функциональное состояние нервной системы.

Во-вторых, введенные электрофорезом лекарства могут вступать в обменные процессы и оказывать непосредственное влияние на течение физиологических процессов и патологических реакций в тканях и клетках зоны воздействия. Это особенно четко проявляется у местноанестезирующих веществ, антибиотиков, сульфаниламидов, ферментов, гормонов и др. В-третьих, лекарственные вещества, поступая из кожи в кровь и лимфу, разносятся по всему организму и оказывают действие на ткани, особенно на наиболее чувствительные к ним. Хотя в общий кровоток поступают небольшие количества лекарств, однако гуморальное влияние их игнорировать нельзя, поскольку оно развивается на фоне гальванизации.

Рефлекторное, местное и гуморальное действие лекарств зависит от количества и типа введенного вещества, скорости его поступления в ткани, функционального состояния центральной нервной системы и реактивности всего организма, параметров физического фактора.

Постоянный ток относится к активным лечебным физическим факторам, вызывающим в организме разнообразные физико-химические, метаболические и клеточные реакции, стимулирующий характер которых проявляется при небольших дозировках физического фактора. Изменения, возникающие в организме под влиянием постоянного тока, создают фон, благодаря которому действие вводимых одновременно лекарственных веществ приобретает ряд особенностей и преимуществ.

Особенности фармакодинамики лекарств

Метод лекарственного электрофореза обладает рядом особенностей и достоинств перед другими способами введения лекарств в организм, что и служит причиной неослабевающего интереса к нему практических врачей. Наибольшее значение из них имеют следующие.

1. Основное количество вводимого электрофорезом вещества задерживается в поверхностных слоях кожи и образует здесь так называемое кожное депо ионов. В зависимости от физикохимических свойств лекарства могут обнаруживаться в коже от 1-3 (гепарин, антибиотики, ганглиоблокаторы) до 15-20 (адреналин, цинк) дней. Причинами образования кожного депо являются: неглубокое электрогенное проникновение лекарств, высокие ионообменные свойства структурных компонентов кожи, относительно невысокая активность метаболизма и слабое развитие кровообращения в верхних слоях кожи и др. Задержка вводимых электрофорезом лекарств в коже способствует их более длительному действию и более медленному выведению из организма.
2. С помощью метода лекарственного электрофореза можно в патологическом очаге создавать высокую концентрацию лекарств, не насыщая ими весь организм. При этом лекарства накапливаются не только в подэлектродных тканях, но и во внутренних органах, расположенных в зоне действия электрического тока. При введении же лекарств другими способами они в большей или меньшей степени равномерно распределяются в организме. После электрофореза концентрация лекарств в тканях области воздействия во много раз выше, чем после других способов их введения.
3. С помощью электрофореза можно подвести лекарственные вещества к патологическому очагу, в районе которого имеются нарушения кровообращения в виде капиллярного стаза, тромбоза сосудов, некроза и инфильтрации. Такие патологические очаги плохо поддаются медикаментозной терапии другими методами, так как к ним затруднен доступ лекарств из крови.
4. Вводимые в организм с помощью постоянного тока лекарства значительно реже вызывают побочные реакции, чем примененные перорально и парентерально, что служит достаточно обоснованной причиной разработки новых частных методик лекарственного электрофореза.
   Уменьшение или полное отсутствие побочных реакций при электрофорезе лекарственных веществ обусловлено, по-видимому, несколькими причинами. Во-первых, в организм вводятся небольшие количества лекарств и они более медленно поступают в кровь и внутренние органы. Во-вторых, электрофорезом лекарственные вещества вводятся в наиболее чистом виде, благодаря чему исключается побочное действие примесей и противоионов. В-третьих, постоянный ток, благоприятно влияя на иммунобиологический статус организма, препятствует побочному действию лекарств.
5. Электрофорезом в организм можно ввести ионы или отдельные ингредиенты лекарственных веществ, на терапевтическое действие которых рассчитывают. При других же способах в организм попадает и сопутствующая часть лекарств, иногда обладающая противоположным фармакологическим действием. Не менее важно, что в ионной форме лекарства проявляют свою максимальную активность.
6. При лекарственном электрофорезе исключается введение растворителя, неизбежно попадающего в организм при инъекциях лекарств. Растворитель деформирует кожу, нарушает микроциркуляцию, изменяет нормальную жизнедеятельность клеток, что может неблагоприятно сказаться на течении патологического процесса. Это преимущество, а также безболезненность метода способствовали расширению использования лекарственного электрофореза в хирургической клинике (при взятии кожных лоскутов, при перевязках обожженных и др.).
7. Основная особенность метода лекарственного электрофореза состоит в том, что лекарственные вещества в организме действуют на фоне изменений, вызванных постоянным током. Именно благодаря этому отчетливое специфическое и выраженное терапевтическое действие вводимых электрофорезом лекарств проявляется при концентрациях, которые при обычных путях их введения недейственны или мало эффективны. Однако необходимо помнить, что действие некоторых лекарств на фоне гальванизации может ослабляться и даже извращаться. Это указывает на необходимость строгого и дифференцированного отбора лекарств для электрофореза. Клиническому применению электрофореза лекарств, особенно сложной структуры, должны предшествовать тщательные физико-химические (определение полярности, электрофоретической подвижности, устойчивости к постоянному току лекарств, выбор подходящего растворителя) и клинико-физиологические (контроль проникновения вещества через кожу, его количественная оценка, терапевтическая эффективность и др.) исследования. Следовательно, лекарственный электрофорез существенно отличается как от гальванизации, так и от обычных фармакотерапевтических методов. Он удачно сочетает в себе достоинства и особенности каждого из них.

Концентрация растворов лекарственных веществ для электрофореза различна: от 1-2 до 5-10%, а для сильнодействующих веществ (атропин, адреналин и др.) - 0,1%; при сильнодействующих веществах на процедуру применяют обычно максимально допустимую разовую дозу их. Антибиотики (пенициллин, стрептомицин и др.) вводят из расчета в среднем 500-1000 ЕД на 1 см2 площади прокладки, т. е. если площадь прокладки 100 см2, то на процедуру берут 50 000-100 000 ЕД, растворяя их в физиологическом растворе из расчета 5000 ЕД на 1 мл раствора.

Действие лекарств осуществляется, во-первых, путем длительного и непрерывного раздражения нервных окончаний кожи и развития дифференцированных тканевых реакций по рефлекторным механизмам метамерного порядка; во-вторых, путем возможности лекарств вступать в ионные процессы и непосредственно влиять на физиологические процессы и патологические реакции в тканях и клетках зоны воздействия (местные анестетики, антибиотики, ферменты, гормоны); в-третьих, лекарства через кровь и лимфу разносятся по всему организму (хотя концентрация их незначительна).

Техника и методика

Техника лечебного электрофореза заключается в расположении на пути тока (между телом человека и электродами) растворов лекарственных веществ. При наиболее распространенном способе электрофореза, когда растворами лекарств смачиваются прокладки, техника проведения процедуры мало отличается от описанной выше техники гальванизации. Основное отличие состоит в том, что электродная прокладка смачивается не водопроводной водой, как в методе гальванизации, а лекарственным раствором. При этом либо раствором лекарства смачивается сама гидрофильная прокладка, либо чаще для этих целей применяется дополнительная (лекарственная) прокладка, помещаемая между кожей и матерчатой гидрофильной прокладкой. Лекарственная прокладка готовится из 1-2 слоев фильтровальной бумаги или 2-4 слоев марли. По форме и площади она полностью соответствует гидрофильной прокладке. Фильтровальная бумага после употребления выбрасывается, и прокладки  марли обрабатываются также, как и гидрофильные. Раствором лекарственного вещества смачивается одна прокладка (на активном -электроде) или две (при одновременном введении двух лекарств, имеющих различную полярность),
Электрофорез может проводиться также из растворов, которыми заполняются электродные сосуды различной конструкции (четырехкамерные ванны, глазные ванночки и др.). Лекарственный электрофорез проводится из растворов, вводимых в некоторые полостные органы человека. При этом полость органа заполняется раствором лекарственного вещества, затем в нее вводится электрод, соединяемый с соответствующим полюсом аппарата для гальванизации.

Для электрофореза могут использоваться лекарственные вещества, которые при растворении диссоциируют на ионы. Лекарственный раствор наносят на прокладку электрода, имеющего ту же полярность, что и подлежащий введению ион. Полярность простых соединений можно легко определить. Ионы всех металлов имеют положительный заряд, поэтому при электрофорезе должны вводиться с анода. Положительный заряд в растворе приобретают также алкалоиды, местноаиестезирующие вещества, большинство антибиотиков, сульфаниламидов и др. Ионы всех металлоидов и кислотные радикалы имеют отрицательный заряд и в организм вводятся с катода. Большинство лекарств относится к сложным органическим соединениям. Их полярность трудно предсказать теоретически и она должна тщательно определяться в специальных исследованиях.

Следует иметь в виду, что на электродных прокладках, помимо лекарственных ионов, могут находиться еще и другие так называемые паразитарные ионы, обладающие тем же зарядом и мешающие проникновению в тело лекарственных ионов. Их наличие чаще всего связано с загрязнением бывших в употреблении прокладок и скоплением в них продуктов электролиза - водородных и гидроксильных ионов.

Количество вводимого в организм вещества в основном пропорционально силе тока, продолжительности процедуры, концентрации раствора и площади прокладок.

Полярность белков, аминокислот и других амфотерных соединений зависит от pH среды. В кислых растворах они приобретают положительный заряд и перемещаются преимущественно к катоду, а в щелочных - к аноду. При электрофорезе амфотерных лекарств следует отдать предпочтение помещению их на анод (т. е. приготовлению слабокислых растворов).

Весьма важную роль при электрофорезе играет выбор растворителя. Наилучшим растворителем является вода, способствующая хорошей диссоциации большинства лекарств. В случае плохой растворимости лекарства в воде в качестве растворителя можно применять спирты и димексид (ДМСО). Совершенно не должны использоваться для приготовления рабочих растворов неполярные растворители, в которых лекарства практически не диссоциируют. Приготовление лекарств на изотоническом растворе хлорида натрия (калия) или других растворах электролитов резко уменьшает электрофоретическое введение их в организм. Для приготовления растворов амфотерных соединений можно пользоваться слабыми растворами соляной кислоты или едкого натра. В редких случаях можно прибегнуть к буферным растворам. Конкретные сведения о полярности и других характеристиках используемых для электрофореза лекарств даны в таблице.

Лекарственные вещества, предназначенные для электрофореза, должны быть чистыми и содержать только подлежащие введению препараты. Присутствие в растворе других веществ препятствует введению основного лекарства и снижает терапевтическую эффективность метода. Не следует применять для лекарственного электрофореза препараты в виде таблеток, содержащих заполняющие и связующие вещества. Лекарственные растворы для электрофореза следует заготавливать не более чем на неделю. Количество расходуемого лекарства определяется из расчета 5-10 мл на каждые 100 см2 площади прокладки. Сильнодействующие лекарства наносятся на прокладку в количестве, не превышающем его высшей разовой дозы.

Дозируют лекарственный электрофорез так же, как и гальванизацию: по длительности процедуры и плотности (или силе) тока. Дозирование его по количеству вводимого вещества пока еще не получило широкого распространения.

Показания к лекарственному электрофорезу определяются фармакологическими свойствами лекарственного вещества с учетом показаний к использованию постоянного тока, рассмотренных выше. Лекарственные вещества выбираются аналогично как и в фармакотерапии. Противопоказания к нему такие же, как и к проведению гальванизации. Дополнительным противопоказанием является индивидуальная непереносимость лекарственных веществ.

Достоинства и модификации

Достоинства лекарственного электрофореза:

1. Возможность создания кожного депо (от 1 до 15-20 сут.).
2. Возможность безболезненного введения в любое место.
3. Создание высокой концентрации вещества в патологическом очаге.
4. Введение лекарства в ионном (а не в молекулярном) виде, что позволяет снизить дозу.
5. Почти полное отсутствие аллергических реакций.
6. Постоянный ток повышает чувствительность тканей к лекарству.

Показания к лекарственному электрофорезу определяются фармакологическими свойствами выбранного лекарства и показаниями к гальванизации. Противопоказания такие же, что и для гальванического тока.

Развитие метода лекарственного электрофореза идет по двум направлениям:

• разработка новых методик и новых лекарств;
• модификация и усовершенствование существующих методов.

В частности, применяются психотропные препараты — галоперидол, нейролептики, транквилизаторы, антипротеазы (при рассеянном склерозе, бронхиальной астме, остром и хроническом панкреатитах); е-аминокапроновая кислота (при гемартрозах, язвенной болезни, ревматоидном артрите, аллергическом рините); бета-адреноблокаторы - обзидан; иммуномодуляторы - фторафур, 5-фторурацил, гидрокортизон, преднизолон; ганглиоблокаторы - ганглерон, нанохин.

Что касается второго направления, то это использование других видов тока - импульсные токи, флуктуоризация, вакуум-электрофорез, электрофонофорез, аэрофонофорез, сочетание лекарственного электрофореза с ультразвуком, ультравысокочастотными токами, миллиметро-высокочастотными токами.

Модификации лекарственного электрофореза:

• пролонгированный электрофорез - ток малой силы, но большой продолжительности;
• микроэлектрофорез - микропунктура биологически активных точек;
• лабильная методика электрофореза;
• дерматопирамидные способы (минуя кожу): внутриполостной электрофорез; с использованием эндоскопии;
• внутритканевый электрофорез;
• внутрилакунарный электрофорез (при болезнях ЛОР-органов).