smjournalСпортивная медицина: наука и практикаSports medicine: research and practice2223-25242587-9014NEICON10.17238/ISSN2223-2524.2019.1.65smjournal-151Research ArticleРЕАБИЛИТАЦИЯREHABILITATIONЦитогенетические нарушения в клетках тимуса как возможный побочный эффект при комбинированной лазеротерапии скелетных мышц (экспериментальное исследование)Cytogenetic abnormalities in thymus cells as a possible side effect of combined skeletal muscle laser therapy (experimental study)https://orcid.org/0000-0003-1851-327XБуляковаН. В.BulyakovaN. V.

Булякова Нелли Васильевна, старший научный сотрудник лаборатории экологии и функциональной морфологии высших позвоночных, к.б.н. 

г. Москва

+7 (905) 500-91-04

Nelly V. Bulyakova, Ph.D. (Biology), Senior Researcher of the Laboratory for Ecology and Functional Morphology of the Higher Vertebrates

Moscow

bulyakova38@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6490-0890АзароваВ. С.AzarovaV. S.

Азарова Валентина Сергеевна, ведущий инженер лаборатории экологии и функциональной морфологии высших позвоночных 

г. Москва

Valentina S. Azarova, Leading Engineer of the Laboratory for Ecology and Functional Morphology of the Higher Vertebrates

Moscow

ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова, Российская академия наукРоссияA.N. Severtsov Institute of Ecology and EvolutionRussian Federation201925082020916572Copyright © Булякова Н.В., Азарова В.С., 20202020Булякова Н.В., Азарова В.С.Bulyakova N.V., Azarova V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.smjournal.ru/jour/article/view/151

Цель исследования: анализ функционального состояния тимуса в условиях курсового воздействия лазерного излучения на мышцы голени взрослых крыс. Материалы и методы: на 25 животных определяли массу тимуса, пролиферативную активность (митотический индекс, МИ) и возможный цитогенетический эффект (хромосомные аберрации – ХА) на клетки тимуса. Условия облучения: импульсное инфракрасное (890 нм, 1500 Гц, выходная мощность 8 Вт) и непрерывное красное (632.8 нм) лазерное излучение. Проведено 5 серий опытов: изучение тимусов у контрольных крыс с необлученными голенями (1-я серия); у крыс через сутки (2-я серия) или месяц (3-я серия) после завершения комбинированного лазерного облучения обеих голеней, по 5 экспозиций с ежедневным чередованием; через сутки после воздействия только импульсного инфракрасного (4-я серия, 5 экспозиций) или только красного (5-я серия, 5 экспозиций) лазерного излучения с интервалами 1-2 суток. Хромосомные аберрации определяли ана-телофазным методом. Результаты: во 2-й серии наблюдалась тенденция к снижению массы тимуса, уменьшению коркового вещества и увеличение ХА (P<0.01). МИ тимоцитов практически не изменялся. В 3-й серии выявлена тенденция к увеличению массы тимуса и ширины коркового слоя. МИ был более низким (P<0.1). Количество ХА снижалось (P<0.01) и приближалось к контролю. В 4-й серии исследованные показатели практически не изменялись по сравнению с контролем. Можно отметить только незначительное увеличение ХА. В 5-й серии отмечалось увеличение массы тимуса (P<0.01) и снижение ХА (P<0.01). Структура тимуса и МИ тимоцитов не отличались от контроля. Выводы: при комбинированном интенсивном лазерном облучении скелетных мышц могут происходить нарушения в хромосомном аппарате клеток тимуса (ХА), по-видимому, как результат превышения допустимой терапевтической нормы. В дальнейшем происходит постепенное восстановление. При более щадящем режиме лазеротерапии скелетных мышц цитогенетический эффект (ХА) после инфракрасного лазерного облучения не увеличивался, после воздействия красного лазерного излучения наблюдался стимулирующий эффект, снижение количества спонтанных ХА в тимусе.

Objective: the functional analysis of the thymus during a course of laser therapy of the calf muscles of adult rats. Materials and methods: thymus mass, proliferative activity (mitotic index, MI) and possible cytogenetic effect on thymus cells (chromosome aberrations – CA) were studied on 25 adult rats. Irradiation conditions: pulsed infrared (890 nm, 1500 Hz, output power 8 W) and continuous red (632.8 nm) laser radiation. 5 series of experiments were carried out: study of thymus in control rats with non-irradiated legs (1st series); 1 day (2nd series) or 1 month (3rd series) after completion of combined laser irradiation of both calves (5 exposures with daily alternation); 1 day after exposure to only infrared (4th series, 5 exposures) or only red laser radiation (5th series, 5 exposures) with 1-2 day intervals. Chromosomal aberrations were determined by the ana-telophase method. Results: a thymus weight reduction tendency, reduction of the cortex and increased CA were observed in the 2nd series (Р<0.01). MI of thymocytes did not change. The 3rd series showed the increasing thymus mass tendency and increasing of the width of the cortical layer. MI was lower (Р<0.1); CA decreased (Р<0.01) and approached to control. The studied parameters of the 4th series were practically unchanged in comparison with the control. Only non-considerable increase of CA could be noted. The 5th series showed the increase of the thymus mass (Р<0.01) and decrease of CA (Р<0.01). The structure of thymus and MI thymocytes did not differ from control. Conclusions: the destabilization of the chromosome apparatus of thymus cells and the appearance of CA may occur during combined intensive laser irradiation of skeletal muscles, apparently, as a result of exceedanse of the permissible therapeutic norm. There is a gradual recovery in the following. After only infrared laser irradiation, the cytogenetic effect (CA) did not increase, after exposure to red laser radiation, a stimulating effect was observed including reduction of the number of spontaneous CA in the thymus.

тимусмышцыимпульсное инфракрасное и красное лазерное излучениецитологический и цитогенетический эффектлабораторные крысыана-телофазный методthymusmusclesinfrared and red laserscytological and cytogenetic effectsratsana-telophase methodReferencesПавлов С.Е., Разумов А.Н., Павлов А.С. Лазерная стимуляция в медико-биологическом обеспечении подготовки квалифицированных спортсменов. М.: Спорт, 2017. 216 с.Pavlov SE, Razumov AN, Pavlov AS. Laser stimulation in biomedical providing of training of qualified athletes. Moscow, Sport, 2017. 216 p. Russian.Oliveira HA, Antonio EL, Silva FA, de Tarso P, de Carvalho C, Feliciano R, Yoshizaki A, de Souza Vieira S, de Melo BL, Pinto Leal-Junior EC, Labat R, Bocalini DS, Silva Junior JA, José P, Tucci F, Serra AJ. Protective effects of photobiomodulation against resistance exercise-induced muscle damage and inflammation in rats // Journal of Sports Sciences. 2018. Vol.36, №11. P. 1-9. DOI: 10.1080/02640414.2018.1457419.Oliveira HA, Antonio EL, Silva FA, de Tarso P, de Carvalho C, Feliciano R, Yoshizaki A, de Souza Vieira S, de Melo BL, Pinto Leal-Junior EC, Labat R, Bocalini DS, Silva Junior JA, José P, Tucci F, Serra AJ. Protective effects of photobiomodulation against resistance exercise-induceв muscle damage and inflammation in rats. Journal of Sports Sciences. 2018;36(11):1-9. DOI: 10.1080/02640414.2018.1457419.Pinto Leal-Junior EC, Lopes-Martins RA, Frigo L, De Marchi T, Rossi RP, de Godoi V, Tmazoni SS, Silva DP, Basso M, Filho PL, de Valls Corsetti F, Iversen VV, Bjordal JM. Effects of low-level laser therapy (LLLT) in the development of exerciseinduced skeletal muscle fatigue and changes in biochemical markers related to post-exercise recovery // J Orthop. Sports Phys. Ther. 2010. Vol.40, №8. P. 524-32. DOI: 10.2519/jospt.2010.3294.Pinto Leal-Junior EC, Lopes-Martins RA, Frigo L, De Marchi T, Rossi RP, de Godoi V, Tmazoni SS, Silva DP, Basso M, Filho PL, de Valls Corsetti F, Iversen VV, Bjordal JM. Effects of low-level laser therapy (LLLT) in the development of exercise-induced skeletal muscle fatigue and changes in biochemical markers related to post-exercise recovery. J Orthop. Sports Phys. Ther. 2010;40(8):524-32. DOI: 10.2519/jospt.2010.3294.Ferraresi C, de Brito Oliveira T, de Oliveira Zafalon L, de Menezes Reiff RB, Baldissera V, de Andrade Perez SE, Matheucci Júnior E, Parizotto NA. Effects of low lewel laser therapy (808 nm) on physical strength training in humans // Lasers Med. Sci. 2011. Vol.26, №3. P. 349-58. DOI: 10.1007/s10103-010-0855-0.Ferraresi C, de Brito Oliveira T, de Oliveira Zafalon L, de Menezes Reiff RB, Baldissera V, de Andrade Perez SE, Matheucci Júnior E, Parizotto NA. Effects of low lewel laser therapy (808 nm) on physical strength training in humans. Lasers Med. Sci. 2011;26(3): 349-58. DOI: 10.1007/s10103-010-0855-0.Albuquerque-Pontes GM, Vieira RP, Tomazoni SS, Cai-res CO, Nemeth V, Vanin AA, Santos LA, Pinto HD, Marcos RL, Bjordal JM, de Carvalho Pde T, Leal-Junior EC. Effect of pre-irradiation with different doses, wavelengths, and application intervals of low-level laser therapy on cytochrome c oxidase activity in intact skeletal muscle of rats // Lasers Med. Sci. 2015. Vol.30, №1. P. 59-66. DOI: 10.1007/s10103-014-1616-2.Albuquerque-Pontes GM, Vieira RP, Tomazoni SS, Cai-res CO, Nemeth V, Vanin AA, Santos LA, Pinto HD, Marcos RL, Bjordal JM, de Carvalho Pde T, Leal-Junior EC. Effect of pre-irradiation with different doses, wavelengths, and application intervals of low-level laser therapy on cytochrome c oxidase activity in intact skeletal muscle of rats. Lasers Med. Sci. 2015;30(1):59-66. DOI: 10.1007/s10103-014-1616-2.Almeida P, Lopes-Martins RA, De Marchi T, Tomazoni SS, Albertini R, Correa JC, Rossi RP, Machado GP, da Silva DP, Bjordal JM, Leal Junior EC. Red (660 nm) and infrared (830 nm) low-level laser therapy in skeletal muscle fatigue in humans: what is better? // Lasers Med Sci. 2012. Vol.27, №2. P. 453-8. DOI: 10.1007/s10103-011-0957-3.Almeida P, Lopes-Martins RA, De Marchi T, Tomazoni SS, Albertini R, Correa JC, Rossi RP, Machado GP, da Silva DP, Bjordal JM, Leal Junior EC. Red (660 nm) and infrared (830 nm) low-level laser therapy in skeletal muscle fatigue in humans: what is better? Lasers Med Sci. 2012;27(2):453-8. DOI: 10.1007/s10103-011-0957-3.Huang YY, Chen AC, Carroll JD, Hamblin MR. Biphasic dose response in low level light therapy // Dose Response. 2009. Vol.7, №4. P. 358-83. DOI: 10.2203/dose-response.09-027.Huang YY, Chen AC, Carroll JD, Hamblin MR. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response. 2009;7(4): 358-83. DOI: 10.2203/dose-response.09-027.Асташов В.В., Козлов В.И., Бородин Ю.И., Анцырева Ю.А., Зайко О.А. Структура тимуса при воздействии чрезкожного лазерного облучения крови с различной длиной волны // Морфология. 2017. Т.151, №3. С. 22-7.Astashov VV, Kozlov VI, Borodin YuI, Antsyreva YA, Zayko OA. Thymus structure after percutaneous exposure of blood to laser irradiation of different wave length. Morfologiya. 2017;151(3): 22-7. Russian.Бугаева И.О. Влияние низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения на органы иммунной системы: Дисс. докт. мед. наук. Саратовский государственный мед ун-т. Саратов, 2006. 285 с.Bugayeva IO. Influence of low-intensity infrared laser radiation on the organs of the immune system. Dissertatsiya doktora meditsinskih nauk. Saratovskiy Gosudarstvennyy Meditsinskiy Universitet. Saratov, 2006. 285 p. Russian.Silva Sergio LP, da Silva Marciano R, Castanheira Polignano GA, Guimaraes OR, Geller M, de Paoli F, Adenilson de Souza da Fonseca. Evaluation of DNA damage induced by therapeutic low-level red laser // J Clin Exp Dermatol. 2013. Vol.4, №1. DOI: 10.4172/2155-9554.1000166.Silva Sergio LP, da Silva Marciano R, Castanheira Polignano GA, Guimaraes OR, Geller M, de Paoli F, Adenilson de Souza da Fonseca. Evaluation of DNA damage induced by therapeutic low-level red laser. J Clin Exp Dermatol. 2013;4(1). DOI: 10.4172/2155-9554.1000166.Rodrigues NC, Brunelli R, Selistre-de-Aranjo HS, Renno ACM.Low-level laser therapy (LLLT) (660nm) alters gene expression during muscle healing in rats // J. photochemistry and photobiology. B, Biology. 2013. №120. P. 29-35. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2013.01.002.Rodrigues NC, Brunelli R, Selistre-de-Aranjo HS, Renno ACM.Low-level laser therapy (LLLT) (660nm) alters gene expression during muscle healing in rats. J. photochemistry and photobiology. B. Biology. 2013;120:29-35. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2013.01.002.Будаговский А. Обладает ли низкоинтенсивное лазерное излучение мутагенным действием? // Фотоника. 2013. Т.38, №2. С. 114-27.Budagovsky A. Does low-intensity laser radiation have a mutagenic effect? Fotonika. 2013;38(2):114-27. Russian.MacKinnon LT. Special feature for the Olympics: effects of exercise on the immune system: overtraining effects on immunity and performance in athletes // Immunol Cell Biol. 2000. Vol.78, №5. P. 502-9. DOI: 10.1111/j.1440-1711.2000.t01-7-x.MacKinnon LT. Special feature for the Olympics: effects of exercise on the immune system: overtraining effects on immunity and performance in athletes. Immunol Cell Biol. 2000;78(5):502-9. DOI: 10.1111/j.1440-1711.2000.t01-7-x.Гаврилова Е.К. Стрессорный иммунодефицит у спортсменов. М.: Советский спорт, 2009. 192 с.Gavrilova EK. Stressing immunodeficiency in athletes. Moscow, Sovetsky Sport, 2009. 192 p. Russian.Стернин Ю.И., Сизякина Л.П. Особенности состояния иммунной системы при высокой физической активности и применение системной энзимотерапии // Медицинский Академический журнал. 2014. Т.14, №1. С. 87-92.Sternin YuI, Sizyakina LP. Features of the state of the immune system under high physical activity and application of systemic enzyme therapy. Meditsinskiy Akademicheskiy zhurnal. 2014;14(1):87-92. Russian.Прохорова И.М., Фомичева П.Н., Ковалева М.И. Генетика человека. Ч.2. Генетическая токсикология: методические указания. Ярославль: Ярославский ГУ, 2007. 64 с.Prokhorova IM, Fomicheva PN, Kovaleva MI. Human genetics. Pt. 2. Genetic toxicology: guidelines. Yaroslavl, Yaroslavskiy Gosudarstvennyy Universitet, 2007. 64 p. Russian.Кузин С.М. Критерии и факторы отбора мутагенных клеток с цитогенетическими нарушениями в обновляющихся тканях организма // Медицинская генетика. 2005. Т.4, №5. С. 213.Kuzin SM. Criteria and factors for the selection of mutagenic cells with cytogenetic disorders in the renewing tissues of the body. Меditsinskaya genetika. 2005;4(5):213. Russian.Петров В.М., Бартенева С.С., Нугис В.Ю. Динамика частоты хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови человека после острого облучения // Радиац. биология. Радиоэкология. 2009. Т.49, №4. С. 412-8.Petrov VM, Barteneva SS, Nugis VYu. Dynamics of the frequency of chromosomal aberrations in human peripheral blood lymphocytes after acute irradiation. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya. 2009;49(4):412-8. Russian.Булякова Н.В., Азарова В.С. Состояние тимуса и костного мозга у крыс после лазерного облучения скелетных мышц и физической нагрузки на облученных животных // Физиогерапия, бальнеология и реабилитация. 2016. Т.15, №1. С. 37-42. DOI: 10.18821/1681-3456-2016-1.Bulyakova NV, Azarova VS. The state of the thymus and bone marrow in rats after laser irradiation of skeletal muscles and physical activity in irradiated animals. Fizioterapiya, balneologiya i reabilitatsiya. 2016;15(1):37-42. DOI: 10.18821/1681-3456-2016-1. Russian.Москвин С.В., Кончугова Т.В., Хадарцев А.А. Основные терапевтические методики лазерного освечивания крови // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017. Т.94, №5. С. 10-7. DOI: 10.17116/kurort201794510-17.Moskvin SV, Konchugova TV, Khadartsev AA. The commonest therapeutic methods for laser irradiation of blood. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kultury. 2017;94(5): 10-7. DOI: 10.17116/kurort201794510-17. Russian.Жеваго Н.А., Самойлова К.А., Оболенская К.Д., Соколов Д.И. Изменение содержания цитокинов в периферической крови добровольцев после облучения полихроматическим видимым и инфракрасным светом // Цитология. 2005. Т.47, №5. С. 446-59.Zhevago NA, Samoylova KA, Obolensky KD, Sokolov DI. Change in the content of cytokines in the peripheral blood of volunteers after irradiation with polychromatic visible and infrared light. Tsitology. 2005;47(5):446-59. Russian.Козлов В.И. Морфофункциональная характеристика расстройств микроциркуляции и их коррекция при лазеротерапии // Морфологические основы низкоинтенсивной лазеротерапии. Ташкент: Изд-во им. Ибн Сины, 1991. С. 63-100.Kozlov VI. Morphofunctional characteristics of microcirculation disorders and their correction in laser therapy. Morfologicheskiye osnovy nizkointensivnoy lazeroterapii. Tashkent, Izdatelstvo im. Ibn Siny, 1991. P. 63-100. Russian.Булякова Н.В., Азарова В.С. Цитогенетические нарушения в клетках костного мозга как возможный побочный эффект лазеротерапии (экспериментальное исследование) // Радиационная биология. Радиоэкология. 2018. Т.58, №1. С. 45-52. DOI: 10.7868/50869803118010058.Bulyakova NV, Azarova VS. Cytogenetic disorders in bone marrow cells as a possible side effect of laser therapy (experimental study). Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya. 2018;58(1):45-52. DOI: 10.7868/50869803118010058. Russian.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.