Отчет

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 неспецифических 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 неспецифических 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 антистрессорные 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 высокоамплитудной 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 антистрессорных 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 антистрессорными 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 антистрессорные. 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 антистрессорного потенциала при использовании СА.

Динамика повышения антистрессорного 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 общегрупповой выборке.

При более детальном рассмотрении структуры адаптационных реакций в плане их характера и вклада в процессы повышения неспецифической 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» антистрессорных реакций, включая 4-ю неделю наблюдений за животными опытной группы.

При рассмотрении общегрупповой 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. Аморфизация краевой 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.