Лаборатория биофизики рака ФГУ «РНИОИ Росмедтехнологий».

«Влияние структурных аппликаторов на некоторые показатели адаптивного гомеостаза в эксперименте» 

 В настоящее время осуществляется разработка новых медицинских технологий на основе структурных аппликаторов, которые при взаимодействии с организмом способны гармонизировать информационно-функциональные процессы.

Целью данного исследования явилось изучение пролонгированного влияния структурных аппликаторов на некоторые интегральные показатели адаптивного гомеостаза и состояние неспецифической резистентности организма в эксперименте.

Для достижения цели нами были поставлены задачи:

1. Определить характер общих не специфических адаптационных реакций при пребывании крыс-самцов в условиях длительного воздействия структурных аппликаторов.
2. Исследовать состояние дезинтоксикационных систем организма по индексам клеточного состава крови в период проведения воздействий.
3. Провести анализ морфоструктуры сыворотки крови как интегрального критерия отражения гомеостаза и относительной устойчивости метаболических процессов.

Методика изучения влияния структурных аппликаторов (СА), разработанных в лаборатории информационного конструирования (г. Краснодар) осуществлялась поэтапно и включала:

1. определение в 1-ю неделю эксперимента исходного уровня (фон) состояния клеточного состава крови животных опытной (n=6) и контрольной (n=6) групп;
2. идентификацию общих не специфических адаптационных реакций;
3. проведение структурного анализа твердотельной пленки бесклеточной среды крови (сыворотка) и установление морфотипа фации;
4. фиксирование массы животных;
5. расчет индексов интоксикации (ЛИИ, ЛИ, ИСЛК).

Аналогичный спектр информативных показателей был использован на всех этапах эксперимента, начиная с первой и по пятую неделю. Техническое исполнение заключалось в том, что в течение всего периода эксперимента к наружной поверхности дна клетки с животными опытной группы (№№ 1, 2, 3, 4, 5, 6) были прикреплены 4 структурных аппликатора таким образом, чтобы соответствовать естественному расположению крыс во время сна (в дальних углах клетки), передвижения (центр клетки) и кормления (под автопоилкой). Клетка с контрольными животными располагалась на другом конце стеллажа на расстоянии 3 м.

Через неделю после начала опыта в обеих группах наблюдались изменения структуры адаптационных реакций. Так у крыс контрольной группы уровень стрессорных реакций снизился в 4 раза по сравнению с исходными данными. Этот переход из стресса в анти стрессорные реакции (тренировка – 40%, спокойная активация – 40%) обусловил доминирование последних в течение последующих двух недель (2-ю и 3-ю).

Этот период относительной устойчивости адаптации с преобладающим типом реакции спокойной активации, вновь приобрел характер высоко амплитудной колебательной динамики формирования других типов интегральных реакций. Так же, как и в фоновом состоянии у этих животных в 80% была идентифицирована реакция стресс и 20% - реакция тренировки, а на заключительной пятой неделе снова произошел скачок значений сигнальных показателей анти стрессорных реакций, свидетельствующий о переходе из стресса в реакции тренировки и спокойной активации.

Со всей очевидностью у животных контрольной группы выявилась естественная динамика колебания адаптационных реакций организма при относительно постоянных условиях среды (без воздействия). Доминирующими типами реакций были стресс, тренировка, спокойная активация. Коэффициент соотношения между анти стрессорными реакциями и стрессом, определяемый по формуле K_AC/C = ? TP + CA + ПА / ? CO + C_XP, в контроле в 1-ю неделю составил 0,25, во 2-ю и 3-ю недели – 4,0, в 4-ю неделю – 0,25, в 5-ю неделю – 4,0, что характеризовало сохранение амплитуды колебаний адаптационных процессов.

У животных опытной группы мы наблюдали отличительные черты адаптации в условиях, создаваемых СА. Так, в исходном состоянии частота выявления стресса была одинаковой с частотой антистрессорных реакций и коэффициент соотношения K_AC/C = 1,0. Через неделю от начала воздействий СА доля стресса уменьшилась с 50 до 33% за счет перехода части реакций в анти стрессорные. Коэффициент соотношения K_AC/C= 67% / 33% = 2,0 увеличился вдвое относительно фона, но был в 2 раза меньше, чем в контроле в данной временной точке (График-1).

График 1. Колебания уровня анти стрессорного потенциала при использовании СА.

Динамика повышения анти стрессорного потенциала к концу 2-ой недели и наступления 3-й недели приобрела значительную крутизну за счет абсолютного преобладания реакций физиологического типа – тренировки, спокойной активации и повышенной активации, частота которых была одинакова в обще групповой выборке.

При более детальном рассмотрении структуры адаптационных реакций в плане их характера и вклада в процессы повышения не специфической резистентности, необходимо указать на преобладание реакции активации, при которой подъем сопротивляемости организма происходит не пассивным, а активным путем за счет включения механизмов стимуляции нейроэндокринной регуляции. Наблюдается повышение секреции гормонов гипофиза (ТТГ, ГТГ, СТГ, а не АКТГ), продукции гормонов щитовидной железы, минералкортикоидной (в большей степени) и глюкокортикоидной (в меньшей) функции коры надпочечников, половых желез.

При развитии реакции активации, особенно повышенной, значительно увеличивается защитный потенциал иммунной системы (преобладание Т-зависимых зон в тимусе, лимфоузлах и белой пульпе селезенки, возрастает содержание лимфоцитов в периферической крови до верхних границ этой реакции у крыс (70,0 ± 5,0%)).

Именно такое повышение уровня лимфоцитов мы отмечали у крыс опытной группы. Если анализировать ситуацию с учетом K_AC/C, то можно с уверенностью говорить о стабилизации эффекта адаптации и получении «плато» анти стрессорных реакций, включая 4-ю неделю наблюдений за животными опытной группы.

При рассмотрении обще групповой структуры реакций было установлено, что к этому времени ни у одной крысы не было идентифицировано реакции стресс. Но обращало внимание значительное число переходов из спокойной и повышенной активации в тренировку низких уровней реактивности, о чем свидетельствовало повышение содержания эозинофилов и моноцитов – признаков напряжения и неполноценности реакции.

К концу пятой недели вне зоны физиологических реакций оказалось одно животное, а у остальных крыс опытной группы наблюдалось развитие не только тренировки и повышенной активации, но и переактивации, доля которой составила 50%. Этот подтип реакции активации является наименее благоприятным, т.к. процессы метаболизма весьма напряжены и повышается вероятность срыва физиологических процессов адаптации в стресс, что уже было зафиксировано в одном случае в данной группе.

При этом, значения K_AC/C снизились и графическая кривая спустилась до уровня значений K_AC/C = 4,5, демонстрируя со всей очевидностью признаки передозировки действующего фактора.

Полагая, что организм как целое функционирует по принципу нелинейных систем, пребывание в постоянстве влияния СА индуцировало постепенное наращивание адаптивного потенциала, значительно (в 25 раз!) превысившего в 3-х недельный срок уровень адаптации в контроле, а затем, подчиняясь количественной закономерности реагирования, достигнув критической точки, «сигналили» о возрастании напряжения.

Следовательно, биологическая активность СА, как и других факторов, нуждается в дозовой вариации экспозиции, тем более, что темпоральность, как присущая организму повышенная чувствительность к ходу времени (Пригожин И., Стингерс М., 1986), может определять эту зависимость.

Изученные нами расчетные параметры клеточных интоксикационных систем крови демонстрировали сходную колебательную динамику в контроле, а в опыте – наращивание числа случаев вхождения в норму показателей лейко- и лимфоцитарной интоксикации до 4-ой недели, а после – спад уровня ниже контрольных значений (График-2).

График 2. Динамика интоксикационной устойчивости при использовании СА.

Так, если в контроле в первые две недели общее число показателей (ИСЛК, ЛИ, ЛИИ) входило в норму в 73%, то в опытной группе у животных к концу этого периода наблюдалось снижение частоты нормативных значений в 1,5 раза.

С этого момента и до 4-ой недели в опыте наблюдался неуклонный рост показателей нормы всех индексов, что совпадало с позитивной динамикой антистрессорных реакций под воздействием СА. Зафиксированные значения индексов интоксикации, соответствующих норме, достигли максимума в основной группе и вышли на один уровень с контролем (72-73%).

Дальнейшие события отражали значительный спад опытных показателей по сравнению с контролем, выявив межгрупповую разницу, равную 40% потери показателей нормы при использовании СА и 20% - без них.

Таким образом, варьирование индексов интоксикации в процессе эксперимента характеризовало высокую чувствительность клеточных систем крови к фактору структурирования, трансформирующего пространственно-временные параметры в энергию клеточных перестроек, свойственных передозировке. Помимо клеточных критериев интоксикации и интегральных реакций организма нами была изучена морфология бесклеточной составляющей крови – плазмы.

Как и любая биологическая жидкость, включающая белковые, липидные и минеральные компоненты, плазма крови обладает способностью при открытой дегидратации (метод Шабалина-Шатохиной) к самоорганизации. Высохшая в требуемых условиях капля плазмы или сыворотки крови отражает состояние гомеостаза благодаря формированию системных, подсистемных и локальных структур (В.Н. Шабалин, С.Н. Шатохина, 2001).

При анализе фаций плазмы крови у животных опытной и контрольной групп мы обращали внимание на формирование круговых концентрационных волн и трещин – признаков I уровня системной организации, а также отдельностей и конкреций, характеризующих II-ой подсистемный уровень. Известно, что формируются пять основных типов фаций, благодаря которым можно идентифицировать реагирование на воздействия внешней и внутренней среды: радиальный, частично-радиальный, иррадиальный, циркулярный и «двойная» фация.

Первые два – это вариант нормы, а последующие – нарушение нормы, особенно «двойная» фация, образующаяся при сильной интоксикации организма.

Исследование твердотельных пленок плазмы крови у крыс контрольной и опытной групп до начала использования СА выявило сходную морфологическую картину. Прежде всего, в подавляющем большинстве случаев отсутствовали круговые концентрационные волны, которые при высыхании капли биожидкости демонстрируют упорядоченную структуру белково-солевых слоев, располагающихся в соответствии с онкотическими, осмотическими свойствами и молекулярными связями. Фации выглядели аморфизированными, особенно в краевой и промежуточной зонах, где в норме происходит структуропостроение с соблюдением симметрии и фрактальности.

Центральная зона занимала 2/3 фации и была представлена слоями из поверхностно расположенных липидно-пигментных комплексов. В отдельных случаях образовывались единичные аркадные или иррадиальные трещины и фации можно было отнести к патологическому типу, характеризующему в целом аморфизированное бесструктурное состояние с выраженным сбоем ауторитмов самоорганизации (Рис. 1-6).

Рис. 1 – 6. Морфоструктура фаций плазмы крови крыс в исходном состоянии. 

Аморфизациякраевой и промежуточной зоны. Отсутствие краевых концентрационных волн. Единичные иррадиальные и аркадные трещины. Ув.: х10.

Анализ фаций плазмы крови крыс опытной группы после применения СА в течение 5 недель свидетельствовал о заметном упорядочивании структуры. Прежде всего у всех опытных животных в фациях плазмы крови четко выявлялась система круговых концентрационных волн, относящихся к признакам I уровня самоорганизации.

Во-вторых, в половине случаев формировался радиальный тип фаций, а в другой половине – частично-радиальный. Эти морфотипы характеризуют сбалансированное состояние гомеостаза, что и отражает способность к радиальной симметрии.

Достигнув I уровня самоорганизации (структура круговых ауторитмов и радиальная симметрия трещин), дальнейшее развитие подсистемных признаков в виде образования поперечных трещин, секторов, отдельностей и конкреций можно было видеть только на примере одной фации. В остальных случаях полного завершения структуропостроения не наблюдалось (Рис. 7-12).

Рис. 7 – 12. Морфоструктура фаций плазмы крови крыс через 5 недель воздействия структурных аппликаторов. 

Восстановление I уровня самоорганизации – ритмичность образования круговых концентрационных волн, формирование радиальной симметрии аркадных трещин, секторов, в отдельных случаях – отдельностей и конкреций. Ув.: х10.

В контрольной группе животных показатели морфоструктуры фаций плазмы крови практически не отличались от исходного уровня. Так, только в 40% случаев были образованы четкие концентрационные волны. Преобладающим типом фации был частично-радиальный, иррадиальный и циркулярный. В одном случае выявилась структура «двойной» фации (Рис. 13-18).

Рис. 13 – 18. Морфоструктура фаций плазмы крови крыс контрольной группы через 5 недель наблюдения. 

Единичные случаи наличия концентрационных волн в структуре «двойной» фации с натеками токсических белков, формирование трещин по частично-радиальному и иррадиальному типу симметрии. Свечение микроспор на структуре псевдомицелия грибов Candida в поляризационном своте. Ув.: х10.

Сопоставление морфологических особенностей фаций для выявления межгрупповых различий четко свидетельствует о тенденции к формированию полноценных морфотипов в условиях СА. Несмотря на то, что воздействие не приводи к абсолютно полному, завершенному итогу – образованию всех структур нормотипа, заметны отличия с контролем, где не остается даже слабой возможности создания полноценной структуры.

Таким образом, обобщая полученный в эксперименте материал, можно констатировать выраженное биоадаптивное системообразующее влияние СА. Подтверждением этому стало формирование структуры антистрессорных реакций у подавляющего большинства животных опытной группы, срабатывание и накопление потенциала системы клеточной интоксикации, самоорганизованный тип структуропостроения фаций плазмы крови.

Иными словами, в ответ на интегральные воздействия внешней среды был получен интегральный ответ организма, характеризующий переход к более упорядоченным структурно-функциональным процессам. Однако, несмотря на позитивную динамику следует учитывать биологическую меру воздействия СА и корригировать программу временных взаимодействий со сложными открытыми неравновесными живыми системами, каким является организм.