Низкоинтенсивный импульсный ультразвук (LIPUS): молекулярные механизмы противовоспалительного и репаративного действия

Обзор фундаментальных и клинических данных о роли LIPUS в модуляции воспаления, фиброза и регенерации тканей

Введение

Хронические воспалительные заболевания остаются одной из ведущих причин смертности в мире: более 50% летальных исходов связаны с нарушениями, опосредованными воспалением. Патологическое восстановление тканей после повреждения приводит к фиброзу, рубцеванию и утрате функции органов. Системная фармакотерапия (антибиотики, глюкокортикостероиды, иммуносупрессоры) не всегда обеспечивает стойкую ремиссию и сопряжена с нежелательными эффектами.

В этом контексте низкоинтенсивный импульсный ультразвук (LIPUS) рассматривается как неинвазивный метод локальной модуляции репаративных процессов. Обзор китайских учёных Wang G. et al. (Int J Med Sci 2026;23(3):1144-1160) систематизирует молекулярные механизмы действия LIPUS и обобщает данные о его клиническом потенциале.

Физические параметры и биологические эффекты LIPUS

LIPUS — ультразвук средней частоты (0.7–3 МГц), подаваемый в импульсном режиме. Типичные параметры: интенсивность 30–100 мВт/см² (SATA), частота 1–1.5 МГц, скважность 20%, продолжительность сеанса 5–20 минут. В отличие от высокоинтенсивного ультразвука, тепловой компонент минимален; основные эффекты реализуются через нетепловые механизмы — акустическую кавитацию, акустические потоки и прямое механическое напряжение клеток.

Молекулярные механизмы: интегративная модуляция

Ключевой тезис обзора: LIPUS действует не как изолированный стимул, а как интегративный модулятор, переводящий клетки из провоспалительного состояния в репаративное. Механическое воздействие воспринимается интегринами, ионными каналами (Piezo1), первичными ресничками, что запускает каскад внутриклеточных сигналов.

Основные сигнальные пути, регулируемые LIPUS:

1. FAK (киназа фокальной адгезии). Фосфорилирование FAK активирует пути интегрин/FAK/MAPK, SFK, FAK/PI3K/Akt. Это стимулирует миграцию хондрогенных предшественников, ускоряет заживление костной ткани, способствует регенерации периферических нервов.
2. BDNF (нейротрофический фактор мозга). LIPUS повышает экспрессию BDNF в астроцитах через пути TrkB/PI3K/Akt, TrkB/PLC-γ/Ca²⁺ и CaMK. Это способствует нейрогенезу в гиппокампе, улучшает когнитивные функции после черепно-мозговой травмы, поддерживает регенерацию нервов.
3. TGF-β/Smad. LIPUS блокирует передачу сигналов TGF-β1 и downstream-молекул Smad2/Smad3, модулирует путь Nrf2/keap1/HO-1. Это снижает фиброз при хронической болезни почек, остеоартрите, фиброзе капсулы сустава.
4. HIF (фактор, индуцируемый гипоксией). LIPUS снижает экспрессию HIF-1α, подавляет ASK1/JNK, защищает миокард от ишемически-реперфузионного повреждения. Эффект зависит от интенсивности: 0.5 Вт/см² протективен, 2.5 Вт/см² усугубляет повреждение кардиомиоцитов.
5. NF-κB. LIPUS ингибирует NF-κB через активацию A20, индукцию FBXL2 (убиквитинирование TRAF6), подавление фосфорилирования p65 и его транслокации в ядро. Это снижает продукцию провоспалительных цитокинов.
6. Холинергический противовоспалительный путь (CAP). LIPUS активирует блуждающий нерв, стимулирует высвобождение ацетилхолина, подавляет активность макрофагов в селезёнке, лёгких, миокарде, почках.
7. Поляризация макрофагов и внеклеточные везикулы (EVs). LIPUS способствует переходу макрофагов от фенотипа M1 к M2. Усиливает высвобождение EVs из мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (МСККМ) в 3.66 раза, обогащая их противовоспалительными микроРНК (miR-328-5p, miR-487b-3p).

Клинический потенциал: доказательная база

Костная ткань. FDA одобрило LIPUS для лечения свежих переломов (1994). В исследовании Leighton R. et al. (2017) частота сращения при лечении несращений составила более 80% (1441 случай). В РКИ на 40 пациентах с переломами нижней челюсти полное заживление через 12 недель достигнуто в 60% случаев в группе LIPUS против 15% в контроле.

Остеоартрит. LIPUS замедляет деградацию хряща, снижает воспаление синовиальной оболочки, улучшает микроструктуру субхондральной кости. Эффект подтверждён в многочисленных РКИ, включая исследования фокусного LIPUS (FLIPUS).

Хронический простатит/СХТБ. LIPUS изменяет состав микробиоты простатического секрета, снижая количество патогенов (Veillonella, Methyloversatilis, Ureaplasma), уменьшает симптомы по шкале NIH-CPSI.

Неврология. Улучшение когнитивных функций после черепно-мозговой травмы, защита нейронов при болезни Паркинсона (исследования продолжаются), стимуляция регенерации периферических нервов.

Кардиология. Уменьшение фиброза миокарда, защита от ишемии/реперфузии. В исследовании Shindo et al. (рефрактерная стенокардия) отмечена тенденция к снижению общей смертности (3.1% vs 13.8%), однако различия не достигли статистической значимости.

COVID-19 пневмония. В пилотном исследовании Li et al. (2023, 62 пациента) LIPUS (572 кГц, 50 Гц, 820 мВт/см², 50% скважность, дважды в день по 30 минут) снижал уровни СРБ, ИЛ-6, улучшал сатурацию, уменьшал воспаление лёгких.

Заживление ран. Ускорение ангиогенеза, повышение эффективности экзосомальной терапии при диабетических язвах.

Проблема параметров: «больше» не значит «лучше»

Биологический ответ строго зависит от частоты, интенсивности и скважности. Низкие интенсивности (30–100 мВт/см²) стимулируют репарацию и M2-поляризацию; высокие (>2.5 Вт/см²) могут вызывать термическое повреждение и окислительный стресс. Универсального протокола не существует — необходима разработка матрицы параметров для конкретных нозологий.

Ограничения и перспективы

Несмотря на обнадеживающие доклинические данные, клинических исследований высокого качества недостаточно. Систематические обзоры показывают, что LIPUS не всегда сокращает сроки лечения и не влияет на частоту осложнений. Для трансляции в широкую практику необходимы:

1. Стандартизация параметров для конкретных заболеваний.
2. Крупные многоцентровые РКИ с долгосрочным наблюдением.
3. Изучение синергии LIPUS с биоматериалами и системами доставки лекарств.
4. Использование single-cell омиксных технологий для идентификации клеток-мишеней.

Практические выводы для врача-физиотерапевта

• LIPUS — неинвазивный инструмент модуляции ключевых сигнальных путей, управляющих воспалением, фиброзом и регенерацией.
• Наиболее изученные режимы: 30–100 мВт/см², 1–1.5 МГц, 20 минут ежедневно.
• Необходим дифференцированный подход к выбору параметров в зависимости от нозологии и стадии процесса.
• Перспективные направления: неврология, кардиология, урология, регенеративная медицина.

Заключение

LIPUS представляет собой метод неинвазивной физиотерапии с доказанными молекулярными механизмами противовоспалительного и репаративного действия. Понимание этих механизмов открывает новые горизонты для применения LIPUS в клинической практике. Дальнейшие исследования должны быть направлены на стандартизацию протоколов и проведение крупных клинических испытаний.

Источник:
Wang G, Zhao J, Li J, Zhang Z, Zhang W, Chen Q, Wang J. LIPUS as a potential strategy for anti-inflammation and repair: a review of mechanisms. Int J Med Sci 2026; 23(3):1144-1160. doi:10.7150/ijms.124996.