Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Особенности кристаллогенеза биологических сред человека и животных в норме и при патологии

На правах рукописи

Марту севич Андрей Кимович

ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛОГЕНЕЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

14 00 16 - патологическая физиология 03 00 13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

0030Б085В

Саранск-2007

003060856

Работа выполнена в ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Росмедтехнологий» и в лаборатории морфологии биосубстратов животных ГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия Россельхоза»

Научные руководители.

доктор медицинских наук, профессор Перетягин Сергей Петрович, доктор медицинских наук, профессор Камакин Николай Федорович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Г А Бояринов доктор биологических наук, профессор В Н Крылов

Ведущая организация:

Институт физико-химической медицины РАМН

Зашил а диссертации состоится "_"_2007г в_часов

на заседании диссертационного совета Д 212 117 08 в ГОУ ВПО "Мордовский государственный университет им Н П Огарева" по адресу 430000, г Саранск, ул Большевистская, д 68

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале научной библиотеки Мордовского государственного университета им Н П Огарева по адресу 430000, г Саранск, ул Большевистская, д 68

Автореферат разослан "__"_2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук,

профессор

С А Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время не вызывают сомнений представления о функциональной морфологии органов и тканей (Успенский В М , 1986, Ивашкин В Т , Васильев В Ю , Северин Е С , 1987, Быков В Л, 1998) Этот термин подразумевает наличие четкой взаимосвязи между структурной организацией органов и систем и их функциональной нагрузкой в рамках объединения отдельных частей в функциональные системы (Анохин П К , 1971, Судаков К В , 1999) В последние 30-40 лет появились сведения о применении морфологического подхода к анализу жидких биологических субстратов, основанного на использовании кристаллографических методов их исследования

На основании исследований академика В Н Шабалина, профессора С Н Шатохиной (1985-2006) и их последователей сформулирована теория «функциональной морфологии биологических жидкостей» (2004), базирующаяся, прежде всего, на выделении качественных маркеров, специфичных для определенного заболевания или патологического процесса Вторая теория, посвященная раскрытию закономерностей кристаллогене-за биологического материала, предложена профессором Е Г Рапис (2003) Она касается физико-химических основ и математического описания кристаллизации белка, поэтому получила название «Протос» Данные теории позволяют описывать и интерпретировать только результаты свободного кристаллообразования биологической жидкости, т е особенности кристаллоскопической картины (фации), образуемой самой биосредой

Работами Л А Мороз, Д Б Каликштейн, Г В Плаксина, И Л Теодор, Н Н Квитко и др (1981-1990) впервые в России показана информативность принципиально нового подхода в изучении кристаллоге-неза биосубстратов - тезиграфии, основанной на оценке результатов их сокристаллизации с базисным веществом, что позволило подтвердить результаты, опубликованные Р Баешэ (1963, 1964, 1977) Впоследствии Г А Тарусиновым (1994) были введены некоторые количественные критерии оценки результатов тезиграфии

Несмотря на существующие значительные разработки в области физики и химии кристаллического и жидкокристаллического состояния вещества (Бовенко В Н , Старцев В М , 1994, Зиненко В И , Замкова Н Г, 2004) и исследования «функциональной морфологии биологических жидкостей» (по В Н Шабалину, С Н Шатохиной, 2004), многие аспекты данной проблемы остаются недостаточно изученными Так, в настоящее время отсутствует единая для всех биологических субстратов схема описания результатов кристаллизации, не разработаны количественные критерии оценки кристаллоскопических и тезиграфических картин Кроме

того, недостаточно полно изучены паттерны тезиокристаллоскопии биосред практически здоровых людей с учетом функционального состояния, а также их изменение при патологии Слабо освещенным вопросом является информативность оценки дегидратации биологической жидкости, выполняемой в различных условиях среды (Залеский М Г , 2005)

Все это подчеркивает актуальность исследований в области био-крметаллизации, его фундаментального обоснования и применения

Цель исследования: описать и обосновать характер свободного и инициированного кристаллообразования биосубстратов человека и животных в норме и при патологии

Задачи исследования:

1 Разработать систему визуальной количественной оценки результатов свободного и инициированного кристаллообразования биологических субстратов

2 Экспериментально изучить «поведение» биологического материала при его дегидратации на стекле

3 Составить тезиокристаллоскопические паттерны биосред здоровых людей и животных

4 На основании анализа вариаций тезиокристаллоскопическою портрета жидких сред практически здорового человека дать его характерно! ику при физиологических состояниях

5 Оценить патофизиологические особенности кристаллогеяеза биоматериала при патологических состояниях

Положения, выносимые на защиту:

1 Каждая биологическая среда обладает определенной информационной емкостью, которая зависит от функционального состояния орга низма человека или животного и от состава биосубстрата Для наиболее полного извлечения данной биоинформации оценка результата кристая-логенеза жидкости производится путем анализа качественных (наличие в текстуре фации 1 ех или иных элементов) и количественных морфометри-ческих характеристик

2 Биологические среды в совокупности образуют тезиокристалло-скопический «портрет», складывающийся из трансформации их свободного и инициированного кристаллогенеза и отражающий функционирование отдельных систем и организма в целом

3 При заболеваниях, каргина дегидратации биологических жидкостей выходит за пределы физиологических изменений и отличается от исходного паттерна (состояние покоя у практически здоровых лиц), в связи с чем представляется возможным выделить совокупность значений оценочных параметров, характерную для конкретного патологического процесса

Научная новизна и теоретическая значимость работы.

Впервые показано, что специфический кристаллогенез - свойство биологических сред, позволяющее производить их дифференциацию на основании исследования процессов их кристаллизации по единым критериям и показателям Предложен новый алгоритм качественно-количественного описания и анализа результатов свободного и инициированного кристаллогенеза биологических жидкостей, которой создает основу для математического и пространственного моделирования биокристаллизации

Впервые представлены сведения об особенностях кристаллообразования биосубстратов с учетом микро- и макроокружения введении веществ, измененной осмоляльности и рН

Составлен целостный тезиокристаллоскопический «портрет» организма, являющийся совокупностью тезиграфических и кристаллоскопи-ческих картин биосред организма человека

Впервые выполнен сравнительный анализ кристаллогенеза некоторых биосубстратов лабораторных животных (моча и копрофильтрат здоровых мышей и крыс) и показано межвидовое их отличие

Получены новые данные о морфологии высушенных микропрепаратов слюны человека при физической и эмоциональной нагрузке, различном биологическом возрасте индивида и изучены особенности тези-окристаллоскопической картины при патологии желудочно-кишечного тракта - сформирован качественно-количественный паттерн свободной и инициированной кристаллизации биосред при хроническом гастрите, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с учетом обсеме-ненности слизистой оболочки желудка Helicobacter pylori (Hp) Практическая значимость работы.

Результаты работы могут служить базисом для создания методов мониторинга функционального состояния организма здорового человека

Исследование морфологии биологических сред здоровых животных предполагает возможность использования этой технологии в работах экспериментального характера с применением подобных биологических моделей в оценке различных воздействий

Составление тезиокристаллоскопического «паттерна» для некоторых патологических состояний органов пищеварения позволяет производить скрининг в гастроэнтерологии

Результаты работы могут быть применены в клинико-биохимических лабораториях медицинского и ветеринарного профиля, в специализированных научно-исследовательских учреждениях и лабораториях

Полученные в исследовании данные внедрены в учебный процесс кафедр нормальной и патологической физиологии, микробиологии, виру-

сологии и иммунологии, госпитальной хирургии Кировской государственной медицинской академии, кафедры анатомии, гистологии и патофизиологии Вятской государственной сельскохозяйственной академии, а также в практическую деятельность отделения абдоминальной хирургии Кировской областной клинической больницы

На основании результатов работы во Всероссийском институте гельминтологии им К И Скрябина был утвержден технологический peí -ламент по постановке и учету кристаллизации биосред при диагностике трихинеллеза (заседание №2 от 25 05 07 г секции Всероссийского общества гельминтологов им К И Скрябина)

Апробация диссертационного материала

Результаты исследований, вошедших в диссертационную работу, были доложены и обсуждены на VII-ой, VlII-ой, IX-й и Х-й итоговых открытых научно-практических конференций молодых ученых и студентов «Молодежь и медицинская наука в XXI веке» (2001, 2003, 2005, 2007), на «Национальных днях лабораторной медицины России» (2002), на 76-й, 78-й, 79-й и 80-й Всероссийских студенческих научных конференциях Казанского государственного медицинского университета (2002, 2004,

2005, 2006), на I, II и III Санкт-Петербургских медицинских ассамблеях «Врач - Провизор - Пациент» (2003, 2004, 2005), на Ш-й международной научно-практическои конференции молодых ученых и студентов "Савт-Петербургский научный форум - 2003", на VI, VII, VIII и IX СлавяноБалтийских научных форумах «Санкт-Петербург - Гастро» (2004, 2005,

2006, 2007), на IV и VII Съезде научного общества гастроэнтерологов России (2004, 2007), на IV-й и V-й Молодежных научных конференциях «Физиология человека и животных от эксперимента к клинической практике» (Коми НЦ УрО РАН, 2005, 2006), на Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005), на научно-практической конференции «Методы восстановительной медицины и рефлексотерапии при мультифакторной патологии и стрессовых воздействиях» (Киров, 2005), на V и VI Международных научных конференциях студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и ку рортологии» (2006, 2007), на Международном симпозиуме «Biological motility basic research and practice» (2006), на заседании Кировского отделения Российского физиологического общества им И П Павлова (2006)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из которых в журналах, рекомендуемых ВАК России 24 работы, в прочих журналах - 1, изданы 2 методических рекомендации, 2 работы на иностранном языке

Объем работы.

Диссертация включает следующие разделы «Введение», обзор литературы, «Материал и методы исследования», главу, посвященную описанию результатов собственных исследований, «Заключение», «Выводы», «Практические рекомендации» и «Приложение» Материал диссертационной работы изложен на 162 страницах машинописи, содержит 30 таблиц и 26 рисунков Список литературы состоит из 304 наименований источников, из которых 201 принадлежат отечественным, а 103 - иностранным авторам

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В соответствии с целью и задачами исследования было произведено изучение кристаллизации биосубстратов человека и животных Было сформировано несколько групп испытуемых, для каждой из которых выделена отдельная промежуточная цель, определившая выбор соответствующего биологического материала (таблица 1) Изучались 5 биосред человека (слюна, моча, разведенный копрофильтрат, слеза и желудочная слизь) и 2 биосубстрата животных (моча и разведенный копрофильтрат) Для достижения поставленных промежуточных целей каждой группы построены отдельные схемы исследования У здоровых мышей и крыс забор материала производили однократно до кормления Для составления кристаллоскопического «портрета» получение биосред осуществлялось также однократно Исследование влияния физической и эмоциональной нагрузки у представителей всех групп включало взятие материала до и по окончании воздействия У пациентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта жидкости забирались однократно, параллельно определялся их Нр-статус морфологическим и иммунологическим методами

Эмоциональное напряжение изучалось в условиях сдачи курсового экзамена Физическая нагрузка у нетренированных лиц моделировалась с помощью пробы Мартине (выполнение 20 приседаний за 30 секунд) У спортсменов (средний стаж регулярных занятий 8,9±1,1 лет) исследование влияния физического воздействия производилось в процессе соревнований (до старта и сразу после финиша) В качестве материала в этом случае использовали слюну Забор биожидкости осуществлялся до и по окончании действия раздражителя, кроме группы спортсменов, дизайн исследований у которых описан выше В ходе эксперимента проводилось определение биологического возраста по методике Войтенко В П (1991) Полученные значения сравнивали с календарным возрастом, который рассчитывали как число прожитых полных лет Для этого использовались следующие индексы К - относительное соответствие найденного биоло-хического возраста (БВ) календарному (КВ) - приравненный к отношению

данных возрастов (К=БВ/КВ), Р - абсолютное соответствие БВ и КВ - определяется как разность между этими показателями (Р=БВ-КВ) Физиологическое значение первого индекса - относительное "постарение" или "помолодение" организма по сравнению с должными величинами, последнего же - абсолютное смещение возрастных показателей о г нормы

Таблица 1

Объем исследования и формирование групп людей и животных

Объект Объем исследования Цель изучения данной группы Изученные биосреды

Здоровые мыши 30 (60 образцов) Оценка свободного и инициированного кристалчоге-неза Моча, кал

Здоровые крысы 30 (60 образцов) Оценка свободного и инициированного кристаллоге-неза Моча, кал

Практически здоровые люди (возраст 18-25 лет) 65 (215 образцов) Составление паттерна «свободного» и инициированного кристаллогенеза, тезио-кристаллоскопического «портрета» биосред организма Слюна, моча, пот, слеза

Пракшчески здоровые лица (18-25 лет) 48 (105 образцов) Исследование кристаллообразования при эмоциональном напряжении Слюна, моча, пот

Нетренированные здоровые лица (18-25 лет) 34 (75 образцов) Изучение изменений кристаллогенеза при физической нагрузке Слюна

Спортсмены (20-24 года) 30 (90 образцов) Оценка кристаллоскопии при длительной адаптации к физической нагрузке Слюна

Больные с гастроэнтерологической патологией 83 (210 образцов) Исследование применимости алгоритма анализа кристаллогенеза при патологии Слюна, моча, желудочная слизь

Всего 260 человек и 60 животных 815 образцов

Желудочную слизь получали при выполнении фиброгастродуоде-носкопии, особенности кристаллоскопической картины биоматериала сопоставляли с результатами эндоскопии С этим связано отсутствие сведений о морфологии биосубстрата у практически здоровых людей (контрольной группы)

Получение микропрепаратов высушенных биологических жидкостей для гпезиграфического и кристаллоскопического теста

На предварительно обезжиренное, промытое и просушенное предметное стекло наносили полученные образцы биоматериала (слюны, мочи и т д) в объеме 0,3 мл, который является оптимальным как в ракурсе площади стекла, так и в отношении количества кристаллических и аморфных структур, подлежащих последующему анализу В дальнейшем для получения фации биосубстрата производили дегидратацию микропрепарата, которую осуществляли в двух основных вариантах

1 В естественных условиях без ускорения процесса кристаллообразования (температура 18-20°С, влажность 50-70%)

2 Модифицированный метод сушки в потоке теплого воздуха (температура 40-50°С, влажность 20-30%) В целях сохранения сонаправлен-ности перемещения компонентов биосреды обеспечивается строго горизонтальное и перпендикулярное по отношению к потоку положение стекла с высушиваемым образцом Для поддержания одинаковых условий (температура, влажность) в течение всего процесса высушивания расстояние до источника направленного тепла должно быть постоянным

Для выявления инщиаторного потенциала - совокупной и обобщенной характеристики любого биосубстрата, касающейся его возможности оказывать влияние на кристаллообразование тестового базисного вещества (веществ) - применяли сравнительную и дифференциальную тезиграфия

Метод сравнительной тезиграфии включает сопоставление результата кристаллизации смеси «биологическая жидкость - базисное вещество» с кристаллообразованием чистого базисного вещества В целях сохранения единства условий кристаллогенеза обоих оцениваемых образцов производится их высушивание на одном стекле

Метод дифференциальной тезиграфии базируется на многократном использовании сравнительного подхода, описанного выше, по отношению к нескольким базисным веществам (инициируемый ряд) При этом все пары капель образованных биосистем должны быть расположены на одном стекле

Для максимальной унификации результатов исследования свободного и инициированного кристаллогенеза использовали объединение на одном стекле образцов, полученных по обеим методикам (тезиокристал-лоскопия)

В ходе выполнения исследования нами были разработаны следующие методические подходы к проведению и описанию результатов кристаллизации

1 Способ исследования результатов собственной кристаллизации биологических жидкостей

Для интерпретации кристаллоскопических картин классифицированы все обнаруженные кристаллические и аморфные образования В результате этого были выделены 6 основных классов структур «одиночные кристаллы», «поликристаллические элементы» (дендриты), «интер-медиаты», «дендритоидные структуры», «особые структуры» и «аморфные образования», каждый из которых, кроме последнего, включает конкретные типы фигур В соответствии с данной классификацией проводилась оценка препаратов, подготовленных для анализа по методике классической кристаллоскопии

В целях получения дополнительной информации о физико-химических свойствах анализируемой биологической жидкости были разработаны дополнительные критерии оценки результата классической кристаллоскопии

1 Ячеистость (I) - отражает особенности органико-минеральных взаимодействий в фации Оценка производится по 6-балльной шкале, причем за 0 баллов принято полное отсутствие признаков явления, а за 5 баллов - просматриваемость ячеистости без микроскопа

2 Равномерность распределения элементов (Л) - критерий, свидетельствующий о «правильности» процесса свободного кристаллогенеза Описывается в соответствии с 6-балльной шкалой (от 0 до 5 баллов)

3 Зональность фации (Т) - выраженность центральной, промежуточной и краевой зоны в фации высушенной биологической жидкости Отражает фракционирование биосреды по неорганическим и органическим компонентам Выражается в баллах (от 0 до 5 баллов)

4 Выраженность краевой зоны (К3) - параметр, указывающий на наличие и количество белкового компонента биологической среды (Ша-тохина С Н, 1995, Дерябина Н И , Залеский М Г , 2005) Шкала аналогична разработанной для критерия «зональность фации»

5 Степень деструкции фации (СДФ) - интегральный показатель, отражающий «правильность» протекания кристаллогенеза и суммирующий как внешние (условия дегидратационного процесса - температура, влажность, давление, скорость потоков воздуха, наличие дополнительных веществ и т д ), так и внутренние факторы кристаллогенеза (термодинамика Кристаллообразования, наличие адекватного для формирования кристаллогидратов' и стабилизации органических макромолекул количества воды и г д) Параметр градируется по четырем степеням (от 0 до III)

6 Индекс краевой зоны (ИК,) — показатель, рассчитываемый как Среднее отношение толщины симметричных участков краевой зоны, находящихся на одной линии к диаметру фации, определяемое по трем измерениям (ИК.!=(А+С)/(А+В+С) - в соответствии с рисунком 1)

7 Индекс центральной зоны (ИЦ3) - параметр, вычисляемый как отношение диаметра центральной зоны к диаметру всей фации, определяемое по трем измерениям (ИЦ3=В/(А+В+С) - в соответствии с представленным выше рисунком 3, если в качестве В принять центральную зону, а в качестве А и С - совокупность промежуточной и краевой зон

2 Способ изучения результатов инициированного кристаллогенеза (тезиграфии) биосубстратов В отличие от «классической» тезиграфии (Тарусинов Г А, 1994), он включает применение дополнительного контрольного образца чистого базисного вещества в целях нивелирования различных экстернальных условий, дает возможность указывать на направление инициации (активации или ингибирования) кристаллогенеза базисного вещества и ее выраженность

Оценка тезиграфических фаций представляет большее затруднение, чем кристаллоскопических, что связано с однородностью морфологии первой Если в отношении классической кристаллоскопии разработана идентификационная таблица, и дополнительные критерии играют уточняющую роль, то в тезиграфическом тесте они доминируют (Мороз Л А , Каликщтейн Д Б , 1986, Гугутишвили Ц Г, Симонишвили Л М , 1990, Кидалов В Н , Хадарцев А А , Якушина Г Н , 2004) В связи с этим, нами предложена классификация критериев для оценки тезиграфических фаций

I Основные критерии

а Основной тезиграфический коэффициент О, б Коэффициент поясности Р, в Коэффициент инициации М, г Соотносительный коэффициент N

II Дополнительные критерии

а процент основных элементов традиционной конфигурации (Т), б процент дополнительных элементов правильной конфигурации (А), в равномерность плотности фации (Я), г степень ячеистости картины (I),

д выраженность центральной, промежуточной и краевой зон

Проведенные исследования позволили оценить значимость выделенных параметров при идентификации тезиграфической фации

1 Основной тезиграфический коэффициент Q - указывает на степень организации / дезорганизации кристаллогенеза базисного вещества под воздействием различного биоматериала (крови, мочи, слюны и т д)

2 Коэффициент поясности Р - демонстрирует степень разнородности молекулярных масс компонентов биосреды (Колединцев М Н, 1999, Колединцев М Н , Нечаев Д Ф , Майчук Н В , 2002)

3 Соотношение Р / Q - отображает влияние состава биосреды на организацию фации

4 Соотношение А / Т - свидетельствует о «правильности» процессов кристаллогенеза, наличии определенного спектра составляющих, способных трансформировать тезиграфическую картину, в том числе и неви-зуализируемых Может явиться индикатором воздействия условий кристаллизации на ее результат (Барер Г М с соавт, 1998)

5 Степень ячеистости картины I - предположительно демонстрирует наличие белков различного состава и свойств по степени гидрофильно-сти, а также присутствие липофильных компонентов в водном растворе биосреды

6 Параметр R - подчеркивает равномерность распределения структур по тезиграфической фации Может указывать на содержание невизу а-лизируемых компонентов в биоматериале, способных локально вызывать угнетение кристаллогенеза

Обобщенный алгоритм исследования кристаллообразующих и инициирующих свойств биологической жидкости представлен на рис 2

Фактический материал, полученный при проведении исследований у всех изученных группы людей и животных, был обработан методом вариационной статистики (Наследов А Д, 2004) Вычислялись средние величины (М) и их стандартная ошибка (га) Показатели считались достоверными при значениях р<0,05 (по t-критерию Стьюдента и U-кршерия Манна-Уитни) Зависимость между признаками оценивалась при помощи коэффициента парной корреляции (г), его ошибки (mr) и уровня значимости различий (по t-критерию Стьюдента) Для оценки воздействия нескольких факторов на кристаллогенез биологической среды использован дисперсионный анализ (ANOVA) (Наследов А Д, 2004) Элементы двоичного кодирования, математического и пространственного моделирования разработаны на основании многомерного шкалирования (Дэйви-сон М , 1998) Расчеты выполнялись в электронных таблицах Microsoft Excel 2003, с помощью специализированных статистических программных пакетов Primer of biostatistics 4 03 и SPSS 11 0

Непосредственней! кристаллизация (может быть выполнена в различных условиях)

С^^В^ушивание^^

Тезиграфический тест (инициированный кристаллогенез)

Нахождение расчетных коэффициентов

Оценка способности к кристаллообразованию

~ I -

}——- 1 Котсталлизуемость Инициаторность

1 биосубстрата биосубстрата

Качественно-количественный анализ морфологии биосреды

Информация о каче-1 Оценка вариа-

I ственном и количе- | . бельности молеку-

ственном составе | лярных масс ком-

I биожидкости ^ | понентов

Учет типа взаимодействия кристаллов и аморфных тел

ш

Оценка дополнительных критериев

Правильность

свободного кристаллогенеза

Правильность инициированного кристаллогенеза

"I г-

I!

1

Информация о

, Установление соотношения органиче- ' | наличии молекул, | ских и минеральных | | несвойственных

I составляющих | данной биосоеде

Интегрирован, ная информация

о свободном I кшсталлогенезе

Интегрированная информация об инициированном кшсггаллогенезе

гнезе 1 | крисшлло!

'__I

Оценка инициа-торной(модулирующей) способности биосреды

: I

Исследование поясов кристаллизации

з:

Изучение конфи-гуративных особенностей элементов фации

Рассмотрение равномерности распределения элементов фации и ячеистости

Нахождение расчетных коэффициентов

Информация о физико-биохимических свойствах биологической среды, ассоциированных с феноменом кристаллизации

Рис 2 Алгоритм оценки тезиокристаллоскопической фации

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Экспериментальное изучение «поведения» биосубстратов с учетом микро- и макроокружения. В настоящее время установлены некоторые закономерности реагирования кристаллов биологического происхождения на различные воздействия [электромагнитное поле (Бузоверя М Э с соавт, 2004), высокочастотные излучения (Минц Р И с соавт, 1989, Скопинов С А с соавт , 1989) и др ] В большинстве случаев специалисты ограничиваются исследованиями, проводимыми in vitro (на стекле), но эти результаты могут быть экстраполированы на жидкие среды человека (Azoury R et al, 1986, Scurr D S et al, 1986, Lanzalaco А С etal, 1988)

Несмотря на имеющуюся достаточно большую теоретическую базу, лишь единичные исследования посвящены проблеме моделирования жидкокристаллических состояний in vivo путем применения анализа in vitio, что трактуется нами как экспериментальная кристаллография

Гидрофильность /гидрофобность компонентов

рН среды

Катионный / анионный солгав

Осмоляльность

Степень диссоциации составляющих

2 Г

Температурный режим

§ I

Барометрическое давление

Гетерогенность биосистемы по' молекулярному весу ионизированное™ и т д

t | j Качественно- I ] J i количественный '

- i I состав биосреды j i .

У Г

Внешняя стимуляция кристаллизации

Тип подложки

Прочие факторы

Рис 3 Факторы, лимитирующие кристаллообразование биосубстратов

В оценке результатов «свободного» и инициированного кристаляо-генеза превалирующую роль играет комплекс условий проведения дегидратации Они существенны, прежде всего, в детерминации тезиграфиче-ской фации (рис 3) Эти условия направлены на стабилизацию биожидкости в форме фации с сохранением ее информационной емкости и в четком соответствии с физико-химическими и термодинамическими законами, что обусловливает особенности протекания и результата кристалло-генеза (Гленсдорф П , Пригожин И ,1978)

Нами выделены факторы, определяющие особенности дефинитивной фации анализируемого биосубстрата

А Внутренние факторы (микроокружение)

1 Осмотическая характеристика среды

2 Ионный состав среды

3 Наличие диссоциации компонентов

А) наличие ионообразователей (преимущественно минеральных солей),

Б) присутствие недиссоциирующих веществ (биологически активных, химически активных и инертных)

Б Внешние факторы (макроокружение),

1 Термические факторы,

2 Барометрическое давление,

3 Другие изменения среды (скорость потоков воздуха, влажность, присутствие в окружающей среде химически значимых соединений и т д)

В целях изучения роли различных факторов в детерминации высушиваемого образца биологического субстрата произведено исследование значимости осмотичности и рН среды на примере фаций, приготовленных по методике дифференциальной тезиграфии с применением 5 базисных веществ (0,1%, 0,9% и 10% растворов хлорида натрия, 0,1Н раствора соляной кислоты и 0,01Н раствора гидроксида калия) В качестве наиболее значимых из оцениваемых показателей микропрепарата были взяты основной тезиграфический коэффициент Q, отражающий инициаторный потенциал биоматериала, и коэффициент поясности Р, визуализирующий гетерогенность состава последнего С помощью многофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) установлено, что оба рассматриваемых фактора (осмоляльность и рН) оказывают влияние на изучаемые параметры тезиграфии (для коэффициентов Q и Р уровень достоверности составил р=0,023 и р=0,048 по сочетанию факторов) В свою очередь был произведен статистический анализ данных тезиграфии с учетом вышеописанных параметров Эти сведения подтверждают и дополняют результаты дисперсионного анализа

Таким образом, в дегидратационном процессе наиболее значимы компонентный состав биосубстрата и факторы макроокружения (введение инициаторов кристаллогенеза, рН и осмолярность среды)

Свободный и инициированный кристаллогенез биосред лабораторных животных. Преобразования биологического субстрата в зависимости от условий среды («поведение» биоматериала in vitro) являются отображением ее химического состава и физических свойств, в свою очередь обусловленных функциональным состоянием (метаболизмом) живого организма

Следовательно, следующим этапом изучения информационной значимости феномена биокристаллизации должно выступать исследование морфологии высушенных образцов биожидкостей животных Распространение кристаллографических методов исследования в настоящее время относится преимущественно к области медицины, тогда как исследованию особенностей кристаллизации биологических субстратов животных посвящены лишь единичные работы, причем их биосреды рассматриваются только в сравнительном с человеком аспекте (Рапис Е Г, 2003, Громова И П , 2005)

В соответствии с данными, приведенными в таблице 2 и на рисунке 4, очевидно, что наблюдаются четкие вариации кристаллоскопической картины между видами животных По результатам оценки кристаллооб-разующей способности мочи мышей и крыс был сформирован «паттерн» биосубстратов, характерный для здоровых грызунов Установлено, что «паттерн» классической кристаллоскопии мочи мышей сходен с характерным комплексом значений изучаемых критериев данной биосреды человека (Шабалин В Н , Шатохина С Н, 2001) Как видно из данных, представленных в таблице 2, собственная кристаллизация биосубстрата крыс значительно отличается от характерной для человека и мыши, что наиболее четко проявляется в отношении одиночных и дендритных кристаллов

Таблица 2

Паттерны классической кристаллоскопии мочи и кала животных

Структура Моча Кал

Мышь | Крыса Мышь | Крыса

' ' Одиночные кристаллы

Прямоугольники 0 00 1 1

Призмы ! 0 0 0

Пирамиды 1 1 0 2

Октаэдры 0 0 0 0

Дендритные структуры

Линейчатые 2 2 0 0

Прямоугольники 0 3 5 2

«Мох» «лук» 0 0 0 0

«Кресты»'' 0 2 12 0

«Хвощ» 0 0 0 0

'>' «Розетки-» ■ ' 0 0 0 0

Аморфные образования

Размер мелкий мелкий мелкий мелкий

Количество ! среднее среднее много среднее

Тип взаимодействия оттеснение оттеснение налипание оттеснение

При исследовании дополнительных параметров у здоровых мышей и крыс выявлено, что тезиграммы высушенной мочи животных существенно различаются, преимущественно по равномерности распределения элементов и выраженности процессов фрагментации фации, что обусловлено видовыми особенностями состава мочи (рис 4)

411 4 т

X

1 1,2

0 °'2 0 0

Р* I СДФ Кз

□ мышь В крыса

Рис 4 Дополнительные критерии оценки результата свободного кристаллогенеза мочи у здоровых крыс и мышей

Тезиокристаллоскопическая картина биосред практически здорового человека в покое и при физиологических состояниях. На

основании применения методов кристаллографического исследования были рассмотрены особенности биожидкостей организма человека в состоянии покоя Эти данные оценивались не обособленно, а системно, что позволило создать тезиокристаллоскопический «портрет» организма человека, который представляет собой совокупность кристаллоскопических и тезиграфических картин всех (по возможности) или его наиболее информативных жидких сред (рис 5) Необходимо отметить, что описанный интегральный подход применим и относительно организма животного

Рис 5 Кристаллоскопический портрет организма

При интегральном изучении микропрепаратов биожидкостей практически здоровых людей устанавливались количественные паттерны кри сталлооконического и тезиграфического компонентов, рассматриваемые далее как показатель нормы Был выделен «каркас» кристаллоскопиче-ского «портрета» биосред организма человека (таблица 3)

Таблица 3

Кристаллоскопическая характеристика биосред организма человека

Структуры Слюна * Моча** Слеза* С) Пот*

Одиночные кристаллы

Прямоугольники 4 1 2-3 0-1

Призмы 2 0-1 0 1

Пирамиды 1 0 3 3

Октаэдры 0 2 1 3-4

Дендритные структуры

Линейчатые 1 0-1 0-1 2-3

Прямоугольники 0-1 0-1 0-1 1

«Мох», «лук» 2-3 2-3 0 2

«Кресты» 0-1 0 0 0

«Хвощ» 0 0 2 0

«Розетки» 0 0 2-3 0

Аморфные тела

размер средний крупный крупный средний

количество среднее мало среднее среднее

Примечание тип взаимодействия крупных кристаллов и аморфных образований -«*» - налипание, «**» - оттеснение, (ч) - наличие ячеистости

Установлено, что биосреды существенно различаются по инициирующим свойствам в отношении одного базисного вещества, не изменяющего ни физических, ни химических характеристик тезиосистемы по сравнению с исходным биоматериалом (табл 4) В данном ряду выделяются пот и слеза, обладающие высоким инициаторным потенциалом при значительном разбросе молекулярных мабс компонентов (р<0,05), но значительно уступающие слюне по выраженности деструктивных процессов и четкости краевой зоны (р<0,05) В этой связи интересен тот факт, что слюна занимает промежуточное положение в изучаемом ряду биосубстратов по всем оцениваемым показателям, что дополнительно подчеркивает удобство ее использования при исследовании состояния организма

Таким образом, каждая биожидкость характеризуется особенностями свободного и инициированного кристаллогенеза, что, в свою оче-

редь, обусловлено их различным химическим составом (в отношении как кристаллоскопически выявляемых, так и невизуализируемых соединений)

Таблица 4

Результаты тезиграфического исследования биологических жидкостей практически здорового человека (базисное вещество - 0,9% раствор №С1)

Параметр Слюна Моча Пот Слеза

<3 2,12±0,23 2,29±0,30 3,34±0,28* 4,15±0,37*

р 1,86±0,20 2,09±0,47 3,05±0,44* 2,89±0,37*

[ 1,75±0,16 0,43±0,24* 0,89±0,15* 3,61+0,39*

я 2,50±0,18 1,23+0,24* 2,54±0,36 3,99+0,28*

СДФ 2,09±0,17 1,91+0,23 1,26+0,31* 0,28+0,36*

Кз 2,06±0,18 0,34+0,16* 1,03+0,24* 1,47±0,42

Примечание «*» - достоверность различий с уровнем слюны р<0,05

Нами проведено исследование влияния физической нагрузки на кристаллообразующие и инициирующие свойства слюны здорового человека в зависимости от уровня его подготовленности

Таблица 5

Кристаллоскопическая картина слюны у нетренированных лиц и лыжников до и после физической нагрузки (указано количество структур на поле зрения - целое среднее по 3 полям)

Структуры Нетренированные лица Спортсмены

До нагрузки* После нагрузки* До стар- После финиша* (+)

Одиночно-кристаллические фигуры

Прямоугольники 4 4 2 1

Призмы 2 3 0-1 0

Пирамиды 1 3 0 1

Октаэдры 0 2 1 0

Дендритные (поликристаллические) структу ры

Линейчатые 1 2 2 0-1

Прямоугольники 0-1 2 1 0-1

«Мох», «лук» 2-3 1 0 0

«Кресты» 0-1 0 0 0

«Хвощ» 0 1 6 5-7

«Розетки» 0 0 0 0

Аморфные тела

Размер Средний Крупные Средние Мелкие

Количество среднее среднее Много Среднее

Примечание тип взаимодействия крупных кристаллов и аморфных образований -«*» - налипание, «**» - оттеснение, (+) - наличие ячеистости

Установлено, что организм спортсменов и нетренированных людей неодинаково реагирует на физическое напряжение (таблица 5) Так, у не занимающихся спортом лиц уже незначительная нагрузка в виде пробы Мартине вызывает существенные изменения свободного и инициированного кристаллогенеза, тогда как у спортсменов соревнование иначе преобразует кристаллоскопическую и тезиграфическую фации слюны Эти данные находят подтверждение как при морфометрическом анализе высушенных образцов слюны и по дополнительным показателям кристаллоскопии, а также по тезиграфическим коэффициентам В отношении дополнительных критериев оценки результатов свободного кристаллогенеза слюны (степень деструкции фации и четкость краевой зоны) отмечаются тенденции, аналогичные обнаруженным по визуальной морфометрии Так, для спортсменов характерно снижение выраженности деструктивных процессов и доли фации, занимаемой краевой зоной, а для нетренированных здоровых людей - обратные изменения, что подчеркивает адаптивность сдвигов кристаллоскопии у лыжников

Экзаменационный стресс - достаточно сильный психофизиологический раздражитель для студента с социально-детерминированной значимостью и важностью результата, выводящий многие системы организма из состояния равновесия на длительное время, что сохраняется и после ответа по билету (Спицин А П , 2001) Поэтому данная ситуация является удобной моделью для оценки эмоционального воздействия в том числе и на тезиокристаллоскопическую картину слюны

Установлено, что максимальные отклонения как свободного, так и инициированного кристаллогенеза биологической жидкости отмечаются до начала экзамена для конкретного студента Это проявляется в перераспределении одиночно-кристаллических структур в пользу «октаэдров)4, обеднении «ассортимента» дендритных образований с появлением новой фигуры типа «хвощ», увеличении доли и укрупнении аморфных тел при морфометрическом анализе результата собственной кристаллизации слюны После ответа по билету показатели кристаллоскопии несколько стабилизируются, но не достигают нормального уровня Данные тенденции подтверждены при оценке динамики степени деструкции фации (СДФ) и выраженности краевой зоны по отношению к «паттерну» здоровых лиц, находящихся в состоянии покоя Среди основных показателей тезиграфи-ческого теста с 0,9% раствором хлорида натрия достоверная динамика выявлена только по основному тезиграфическому коэффициенту, что указывает на вариабельность инициа горного потенциала слюны при эмоциональном стрессе с максимумом до начала экзамена

На основании изучения кристаллообразующих свойств слюны практически здоровых лиц было установлено, что биологический возраст

также является фактором, трансформирующим состав, а, следовательно, и кристаллоскопическую фацию оцениваемой биожидкости

Морфология жидких сред организма при заболеваниях среднего отдела желудочно-кишечного тракта. Представления об этиопатоге-незе, клинике, диагностике и даже терминологии язвенной болезни эволюционировали с течением времени

Однако наиболее важной вехой современного этапа необходимо признать открытие Маршаллом и Уорреном в 1983 году бактерии Helicobacter pylori В связи с этим, кардинально поменялись как методы идентификации заболевания, так и подходы к его терапии Но до сих пор вопрос о роли данного микроорганизма в этиопатогенезе язвенной болезни дискутабелен В свете всего вышеперечисленного актуальной является идентификация развивающегося патологического процесса, по возможности обладающая достаточной быстротой исполнения и неинвазивностью Подобным методом может быть использование кристаллизации биожидкостей организма в качестве диагностического теста

В соответствии с целью и задачами исследования, устанавливались кристаллоскопические «паттерны» слюны и мочи пациентов с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки Так, установлено, что тезиокристаллоскопические картины слюны варьируют при язвенном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки по отдельным компонентам как в отношении одиночно-кристаллической и дендритной картины, так и в плане аморфных образований (табл 6 и 7)

Таблица 6

Кристаллоскопическая характеристика фаций слюны при язвенном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки (указана средняя плотность структур (р) в расчете на одно поле зрения)

Патология Одиночные кристаллы Дендриты Аморфные образования

Тип Р Тип Р Размер Количество Тип *

ЯБЖ прямоугольник 2 прямоугольник 2 мелкие среднее Н

пирамида 1 фигура «хвощ» 1

ЯБД ПК прямоугольник 2 прямоугольник 2 мелкие, средние среднее О

пирамида 2 линейчатый 2

октаэдр 1

Примечание ЯБЖ - язвенная болезнь желудка, ЯБДПК - язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки, «*» - тип взаимодействия крупных кристаллов и аморфных тел (О - оттеснение, Н - налипание)

Таблица 7

Основной тезиграфический коэффициент (С>) биожидкостей при язвенной болезни желудка (ЯБЖ) и двенадцатиперстной кишки (ЖДПК)

Био жидкость Q

ЯБЖ ЯБДПК В целом

Моча 5,497±1,220 3,997+0,723 1,762±0,340

Слюна 0,389+0,021* 2,624+0,769* 4,564+1,285*

Примечание «*» - достоверность взаимных различий р<0,001

В отношении основного тезиграфического коэффициента (3 регистрируются достоверные различия его значений как в тезиграммах мочи, так и слюны Из таблицы 7 очевидны паттерны, которые, на наш взгляд, могут выступать в качестве первичных диагностических критериев при подозрении на язвенное поражение гастроинтестиналъной зоны

Нами также были выделены количественные особенности фаций слюны и мочи в зависимости от присутствия в слизистой оболочке гаст-родуоденальной зоны Нр При этом определенный теоретический и практический интерес представляет сопоставление трансформации собственного кристаллообразования внутри функциональной системы пищеварения и вне ее (рис 6)

Рис 6 Гипотетическая модель внутри- и межсистемного метаболического эффекта Helicobacter pylori (по изменению кристаллообразующих 1 свойств биосубстратов), ЖС - желудочная слизь

Выявленная большая выраженность сдвигов кристаллоскопии в слюне по сравнению с мочой объясняется нами с позиции снижения метаболического эффекта при межсистемной передаче («феномен затухания метаболического эффекта» Helicobacter pylori - рис 7)

Гомогенат слизистой в ■

желудка | |

Выраженность w------------------

метаболического эффекта

Никальнын уровень передачи ■ Внутрисистемный т Межсистеинын

Рис 7 Передача метаболического (информационного) сигнала о наличии

Нр

Исследование желудочной слизи представляет интерес в связи с дифференциальной оценкой ее роли в стабилизации интрагастральной среды и функционального состояния мукоцитарного барьера (Тарасенко Я М , с соавт, 1991, Малов Ю С , 1994) В связи с этим, нами изучены свободная кристаллизации желудочной слизи, взаимовлияние ее и базисного вещества (инициированный кристаллогенез) в динамике единою дегидратационного процесса Установлено, что характер тезиокристалло-скопии данного биосубстрата существенно зависит от морфологических изменений гастродуоденальной зоны (наличие хронического гастрита), подтвержденных клинически и эндоскопически

Таким образом, кристаллоскопическое исследование биосред организма может дать ценную диагностическую информацию о наличии патологии среднего отдела желудочно-кишечного тракта на основании ее Ol линий от «паттерна», характерного для биосубстратов практически здоровых людей с учетом их функционального состояния, и способно стать инструментом в дальнейшей расшифровке патогенеза заболеваний гастроэнтерологического профиля

выводы-

1 Исследование кристаллогенеза биологических жидкостей — способ оценки их информационной емкости, позволяющий получить значительный объем сведений о состоянии организма человека и животных

2 Разработан единый алгоритм интерпретации результатов свободного и инициированного кристаллообразования биосубстратов человека и животных, позволяющий оценить кристаллизуемость (инициаторный потенциал) биосреды и «правильность» кристалогенеза

3 На результат дегидратации биологической жидкости, кроме ее компонентного состава, оказывают существенное влияние факторы мик-

роокружения (сокристаллизуемое с биосубстратом базисное вещество, рН и осмоляльность среды)

4 Происхождение и видовая принадлежность биоматериала определяют специфичность его кристаллообразования и инициации кристал-логенеза базисных веществ Эти характеристики совокупности биосред формируют тезиокристаллоскопический «портрет» организма, зависящий от функционального состояния последнего

5 Наличие патологического процесса трансформирует свободный и инициированный кристаллогенез биожидкостей в специфический «паттерн», выходящий за пределы физиологических показателей При этом наибольшие по выраженности сдвиги наблюдаются в биосредах, функционально или анатомически связанных с морфологическим субстратом заболевания

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1 При изучении результатов свободного и инициированного кри-сталлогенеза биологических сред организма человека и животных необходимо использовать единые качественно-количественные критерии и разработанные алгоритмы

2 Выделенный тезиокристаллоскопический «паттерн» некоторых биологических жидкостей организма человека (слюна, моча, слеза, пот) и животных (моча и копрофильтрат) может быть использован в качестве ориентира для дальнейших научных кристаллоскопических исследований и при практическом применении данных методов

3 Тезиокристаллоскопический мониторинг может являться способом динамической оценки состояния организма в процессе различных воздействий (например, у спортсменов в оценке их готовности, у больных для контроля эффективности терапевтических и хирургических схем лечения и т д )

4 В диагностике хеликобактериозов технология кристаллографии может быть применена как дополнительный подход в оценке клинической ситуации и контроле за лечебным процессом

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

1 Камакин Н Ф К методике тезиокристаллоскопии биожидкостей / Н Ф Камакин, А. К. Мартусевич // Клиническая лабораторная диагностика -2002 -№10 -СЗ

2 Колеватых- Е • ГТ Использование тезиокристаллоскопического метода исследования слюны в диагностике язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки / Е П Колеватых, А. К. Мартусевич Информационный листок ЦНТИ № 24-034-03 от 15 01 03 - 3 с

3 Колеватых Е П, Мартусевич А К Применение кристаллографических методов исследования слюны для идентификации хеликобакте-риозов / Е П Колеватых, А. К Мартусевич Информационный листок ЦНТИ № 24-120-03 от 18 11 2003 - 3 с

4 Камакин Н Ф Характеристика тезиокристаллоскопического портрета биологических жидкостей организма человека в норме и при патологии / Н Ф Камакин, А. К. Мартусевич // Вестник новых медицинских технологий - 2003 - Т X, №4 - С 57-59

5 Камакин Н Ф Современные подходы к кристаллоскопической идентификации состава биологических жидкостей / Н Ф Камакин, А.К. Мартусевич // Экология человека - 2003 - №5 - С 23-25

6 Гуляева С Ф К проблеме саливадиагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта математические аспекты / С Ф Гуляева, А.К. Мартусевич, А Н Кошкин, Т В Помаскина // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология - 2004 - №1 - С 42-43

7. Мартусевич А К. Кристаллоскопические методы исследования в физиологии / А К Мартусевич // Российский физиологический журнал им И М Сеченова -2004 -Т 90, №8 - С 18

8. Мартусевич А. К. Особенности кристаллизации биологических субстратов у пациентов с язвенным поражением гастродуоденальной зоны / А К Мартусевич, Е П Колеватых, А Н Кошкин // Клиническая чабораторная диагностика -2004 -№9 - С 85

9 Гуляева С Ф Эффективность сульфатной кальциевой минеральной воды при нарушении моторно-эвакуаторной функции желудка и желчного пузыря / С Ф Гуляева, Т В Помаскина, П В Гуляев, А.К. Мартусевич, В И Аистов // Вопросы физиотерапии, курортологии и лечебной физической культуры - 2004 - №6 - С 20-22

10 Мартусевич А. К. Моторная и секреторная активность желудка и функциональное состояние слюнных желез у больных с гастродуоденальной патологией при использовании питьевых минеральных вод на санаторном этапе / А К Мартусевич, Т В Помаскина // Вестник РГМУ -2005 -№3 -С 17-18

11 Мартусевич А К. Комплексная клинико-кристаллоскопи-ческая характеристика и патогенетические механизмы формирования и развития гастродуоденальной патологии / А К Мартусевич, А Н Кошкин//Вестник РГМУ -2005 — №3 -С 18

12 Мартусевич А. К. О клинико-физиологическом значении исследования кристаллизации биологических сред организма человека / А К Мартусевич // Вестник молодых ученых Приложение к серии «Науки о жизни» - 2005 - С 73

13 Камакин Н Ф Тезиокристаллоскопическое исследование биологических субстратов методические рекомендации / Н Ф Камакин, А.К. Мартусевич - Киров Типография КГМА, 2005 - 34 с

14 Гуляева С Ф Математическое моделирование результата инициированного кристаллогенеза слюны как критерий эффективности приема минеральных вод / С Ф Гуляева, А. К. Мартусевич, Т В По-маскина // Экология человека - 2005 - №7 - С 33-35

15 Мартусевич А К. Кристаллоскопические исследования биологических субстратов в выявлении особенностей патологической системы при заболеваниях желудочно-кишечного тракта терапевтического и хирургического профиля / А К Мартусевич // Вестник РГМУ - 2006 - №2 - С 43-44

16 Мартусевич А. К. Кибернетические подходы к интерпретации результатов кристаллогенеза биологических жидкостей организма человека и животных возможности практического использования двоичного кодирования и многоплоскостното моделирования / А К Мартусевич // Вестник РГМУ -2006 -№2 -С 398-399

17 Мартусевич А. К. Информативность исследования кристаллообразования при зоонозах на модели животных / А К Мартусевич, О Б Жданова // Известия высших учебных заведений Поволжский реги он -2006 -№1 -С 30-38

18 Камакин Н Ф Особенности свободного и инициированного кристаллогенеза желудочной слизи пациентов с патологией гастроэнтерологического профиля / Н Ф Камакин, А. К Мартусевич, Е П Коле-ватых // Известия высших учебных заведений Поволжский регион -2006 -№1 -С 46-51

19 Мартусевич А. К. Кристаллогенез сложных поликомпонен г-ных биологических систем подходы к описанию и интерпретации ' А К Мартусевич // Мат V Международного минералогического семина ра - Сыктывкар -2006 - С 263-264

20 Мартусевич А. К. Кристаллоскопический анализ слюны курящих и некурящих людей / А К Мартусевич, Н Ф Камакин // Экология человека -2006 -№7 - С 54-57

21 Мартусевич А. К Патогенетическое значение изучения кри сталлообразования, биологических жидкостей при альвеококкозе / А К Мартусевич, О Б Жданова, В А Янченко // Анналы хирургической гепатологии -2006 -Т11,№3 - С 50-51

22 Мартусевич А. К. Метод тезиокристаллоскопии в идентификации качества лекарственного препарата / А К Мартусевич, О Б Жданова//Фармация -2006 -№6 -С 15-17

23 Жданова О Б Кристаллографические методы исследования биожидкостей в подборе гомеопатических препаратов при лечении гель-

минтозов мелких животных методические указания /ОБ Жданова, А.К Мартусевич - Киров Типография Вятской ГСХА, 2006 — 43 с

24 Мартусевич А. К. Внутри- и межсистемные метаболические трансформации кристаллообразования биосубстратов у пациентов с Ир-ассоциированными заболеваниями / А К Мартусевич, Е П Колеватых // Альманах клинической медицины -2006 -TXIV -С 54-58

25 Мартусевич А. К. Диагностическая и патогенетическая ценность изучения морфологии биосубстратов при хеликобактериозе / А К Мартусевич, Е П Колеватых, H Ф Камакин // Клиническая лабораторная диагностика -2006 -№9 - С 54-55

26 Martusevich А. К. Crystallogenesis of the biological fluids as a demonstration of the non-muscle motility / А К Martusevich, R I Safarova// International symposium «Biological motility basic research and practice» -Pushchmo -2006 -P 87-88

27 Martusevich A. K. Teziocrystalloscopic monitoring of the adaptation level in people with different sport efficiency / А К Martusevich, R I Safarova // International symposium «Biological motility basic research and practice» - Pushchmo -2006 -P 126-128

Список основных сокращений:

ЯБЖ - язвенная болезнь желудка

ЯБДПК - язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки

0 - основной тезиграфический коэффициент Р - коэффициент поясности

СДФ - степень деструкции фации

Кз - выраженность краевой зоны фации

Я - равномерность распределения элементов картины

1 - ячеистость фации

БВ — биологический возраст КВ — календарный возраст

Объем 1 п л Тираж 100 экз Ризограф GR-3750

ФГУ «ННИИТО Росмедтехнологии» г Нижний Новгород, Верхневолжская наб , 18/1 Лицензия ЛР №020899 от 14 07 1999

В настоящее время не вызывают сомнений представления о функциональной морфологии органов и тканей (Успенский В. М., 1986; Ивашкин В. Т., Васильев В. Ю., Северин Е. С., 1987; Быков В. Л., 1998). Этот термин подразумевает наличие четкой взаимосвязи между структурной организацией органов и систем и их функциональной нагрузкой в рамках объединения отдельных частей в функциональные системы (Анохин П. К., 1971; Судаков К. В., 1999) Однако в последние 30-40 лет появляются сведения о применении морфологического подхода к анализу жидких биологических субстратов, основанного на использовании кристаллографических методов исследования.

Точкой отсчета учения о кристаллах следует считать 1804 г., когда впервые была опубликована работа ученика М. В. Ломоносова Т. Е. Ловица, посвященная изучению состава растворов. Описанный в ней в числе других «метод высушенных солей» и является прообразом современной кристаллографии. Первоначально областью применения кристаллов стали технические дисциплины, в частности, металлургическая промышленность (Саратовкин Д. Д., 1953). Итогом деятельности в этом направлении явилось создание профильного НИИ кристаллографии им. А. В. Шубникова, в спектр задач которого входят преимущественно работы над моно- и олигокомпонентными кристаллами технического назначения. Данным институтом под эгидой РАН издается специализированный журнал «Кристаллография», содержащий статьи соответствующей тематики.

Более 60 лет кристаллографические исследования являются составной частью аналитической химии (Бубон Н. Т., Пузыревский К. Я., 1965), а также активно применяются в фармации (Никольская М. Н. с соавт., 1965). Кроме того, они нашли свое место в судебной медицине, где с их помощью производится изучение образцов биологического материала, что необходимо для проведения судебно-медицинских экспертиз (Белова А. В., 1960; Тахер

М. А. Ассад, 1995). При этом кристаллогенезу биологических субстратов до последнего времени практически не уделялось надлежащего внимания.

Первые работы по раскрытию медико-биологической значимости кристаллообразования биологического материала на примере жидких и полужидких сред глаза человека и животных были выполнены Е. Г. Рапис (1972-1975). Впоследствии сформировались несколько научных школ, предметом изучения которых стала биокристаллизация. Наибольшую известность получили работы академика В. Н. Шабалина, профессора С. Н. Шатохиной (1985-2006) и их последователей. На основании этих исследований была сформулирована теория «функциональной морфологии биологических жидкостей» (2004), базирующаяся, прежде всего, на выделении качественных маркеров, специфичных для определенного заболевания или патологического процесса. Вторая теория, посвященная раскрытию закономерностей кристаллогенеза биологического материала, была предложена профессором Е. Г. Рапис (2003). Она касается физико-химических основ и математического описания кристаллизации белка и получила название «Протос». Важным представляется отметить, что данные работы направлены на описание и интерпретацию «свободного» кристаллообразования биологической жидкости, т. е. особенностей кристаллоскопической картины (фации), образуемой самой биосредой. Значимый вклад в развитие медицинского направления кристаллографии внесли ученые Москоского областного научно-исследовательского клинического института (МОНИКИ) им. М. Ф. Владимирского (JI. А. Мороз, Д. Б. Каликштейн, Г. В. Плаксина, И. JI. Теодор, Н. Н. Квитко и др.). Этими авторами впервые в России показана информативность принципиально нового подхода в изучении кристаллогенеза биосубстратов - тезиграфии, основанной на оценке результатов их сокристаллизации с базисным веществом (1979-1990, 1998, 2002, 2003), что позволило подтвердить результаты, опубликованные W. F. Daems (1963, 1964, 1977). Впоследствии Г. А. Тарусиновым (1994) были введены некоторые количественные критерии оценки результатов тезиграфии. Кроме вышеназванных, существуют исследовательские центры в Краснодаре (JI. В. Савина; Г. Г. Коротько), Нижнем Новгороде (А. В. Воробьев), Екатеринбурге (Е. В. Кононенко; И. П. Антропова, Я. Л. Габинский; Л. М. Матюшев; Ю. Ю.Тарасевич), Архангельске (П. И. Сидоров, А. Л. Волчецкий), Самаре (А.

A. Девяткин), Москве (А. Б. Денисов, Г. М. Барер), Сарове (М. Э. Бузоверя, Ю. П. Потехина) и другие. Их результаты составляют основу современных представлений о биокристаллизации.

Несмотря на существующие значительные разработки в области физики кристаллического и жидкокристаллического состояния вещества и исследования «функциональной морфологии биологических жидкостей» (по

B. Н. Шабалину, С. Н. Шатохиной), многие аспекты данной проблемы остаются недостаточно изученными. Все это подчеркивает актуальность исследований в области биокристаллизации, его фундаментального обоснования и применения.

Цель исследования: обосновать характер свободного и инициированного кристаллообразования биосубстратов человека и животных в норме и при патологии. Задачи исследования:

1. Разработать систему визуальной количественной оценки результатов свободного и инициированного кристаллообразования биологических субстратов.

2. Экспериментально изучить «поведение» биологического материала при его дегидратации на стекле.

3. Составить тезиокристаллоскопические паттерны биосред здоровых людей и животных.

4. На основании анализа вариаций тезиокристаллоскопического портрета жидких сред практически здорового человека дать его характеристику при физиологических состояниях.

5. Оценить патофизиологические особенности кристаллогенеза биоматериала при патологических состояниях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Каждая биологическая среда обладает определенной информационной емкостью, которая зависит от функционального состояния организма человека или животного и от состава биосубстрата. Для наиболее полного извлечения данной биоинформации оценка результата кристаллогенеза жидкости производится путем анализа как качественных (наличие в текстуре фации тех или иных элементов), так и количественных морфометрических характеристик.

2. Биологические среды в совокупности образуют тезиокристаллоскопический «портрет», складывающийся из трансформации их свободного и инициированного кристаллогенеза и отражающий функционирование отдельных систем и организма в целом.

3. При заболеваниях картина дегидратации биологических жидкостей выходит за пределы физиологических изменений и отличается от исходного паттерна (состояние покоя у практически здоровых лиц), в связи с чем представляется возможным выделить совокупность значений оценочных параметров, характерную для конкретного патологического процесса.

Научная новизна и теоретическая значимость работы.

Впервые показано, что специфический кристаллогенез - свойство биологических сред, позволяющее производить их дифференциацию на основании исследования процессов их кристаллизации по единым критериям и показателям. Предложен новый алгоритм качественно-количественного описания и анализа результатов свободного и инициированного кристаллогенеза биологических жидкостей, которой создает основу для математического и пространственного моделирования биокристаллизации.

Впервые представлены сведения об особенностях кристаллообразования биосубстратов с учетом микро- и макроокружения: введении веществ, измененной осмоляльности и рН.

Составлен целостный тезиокристаллоскопический «портрет» организма, являющийся совокупностью тезиграфических и кристаллоскопических картин биосред организма человека.

Впервые выполнен сравнительный анализ кристаллогенеза некоторых биосубстратов лабораторных животных (моча и копрофильтрат здоровых мышей и крыс) и показано межвидовое их отличие.

Получены новые данные о морфологии высушенных микропрепаратов слюны человека при физической и эмоциональной нагрузке, различном биологическом возрасте индивида и изучены особенности тезиокристаллоскопической картины при патологии желудочно-кишечного тракта — сформирован качественно-количественный паттерн свободной и инициированной кристаллизации биосред при хроническом гастрите, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки с учетом обсемененности слизистой оболочки желудка Helicobacter pylori (Hp).

Практическая значимость работы.

Результаты работы могут служить базисом для создания, методов : мониторинга функционального состояния организма здорового человека.

Исследование морфологии биологических сред здоровых животных предполагает возможность использования этой технологии в работах экспериментального характера с применением подобных биологических моделей в оценке различных воздействий.

Составление тезиокристаллоскопического «паттерна» для некоторых патологических состояний органов пищеварения позволяет производить скрининг в гастроэнтерологии.

Результаты работы могут быть применены в клинико-биохимических лабораториях медицинского и ветеринарного профиля, в специализированных научно-исследовательских учреждениях и лабораториях.

Полученные в исследовании данные внедрены в учебный процесс кафедр нормальной и патологической физиологии; микробиологии, вирусологии и иммунологии; госпитальной терапии Кировской государственной медицинской академии, кафедры анатомии, гистологии и патофизиологии Вятской государственной сельскохозяйственной академии, а также в практическую деятельность отделения абдоминальной хирургии Кировской областной клинической больницы.

На основании результатов работы во Всероссийском институте гельминтологии им. К. И. Скрябина был утвержден технологический регламент по постановке и учету кристаллизации биосред при диагностике трихинеллеза (заседание секции Всероссийского общества гельминтологов им. К. И. Скрябина №2 от 25.05.07 г.).

Апробация диссертационного материала.

Результаты исследований, вошедших в диссертационную работу, были доложены и обсуждены на VII-ой, VIII-ой, IX-й и Х-й итоговых открытых научно-практических конференций молодых ученых и студентов «Молодежь и медицинская наука в XXI веке» (2001, 2003, 2005, 2007), на «Национальных днях лабораторной медицины России» (2002), на 76-й, 78-й, 79-й и 80-й Всероссийских студенческих научных конференциях Казанского государственного медицинского университета (2002, 2004, 2005, 2006), на I, II и III Санкт-Петербургских медицинских ассамблеях «Врач - Провизор -Пациент» (2003, 2004, 2005); на III-й международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов "Санкт-Петербургский научный форум - 2003", на VI, VII, VIII и IX Славяно-Балтийских научных форумах «Санкт-Петербург - Гастро» (2004, 2005, 2006, 2007); на IV и VII Съезде научного общества гастроэнтерологов России (2004, 2007); на IV-й и V-й Молодежных научных конференциях «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Коми НЦ УрО РАН, 2005, 2006), на Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005); на научно-практической конференции «Методы восстановительной медицины и рефлексотерапии при мультифакторной патологии и стрессовых воздействиях» (Киров, 2005); на V и VI Международных научных конференциях студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (2006, 2007), на Международном симпозиуме «Biological motility: basic research and practice» (2006), на заседании Кировского отделения Российского физиологического общества им. И. П. Павлова (2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 34 работ, из которых в журналах, рекомендуемых ВАК России 24 работы, в прочих журналах - 1, изданы 2 методических рекомендации, 2 работы на иностранном языке.

Объем работы.

Диссертация включает следующие разделы: «Введение», обзор литературы, «Материал и методы исследования», 3 главы, посвященные описанию результатов собственных исследований, «Заключение», «Выводы», «Практические рекомендации», «Приложение». Материал диссертационной работы изложен на 162 страницах машинописи, содержит 30 таблиц и 26 рисунков. Список литературы состоит из 304 наименований источников, из которых 201 принадлежат отечественным, а 103 - иностранным авторам.

Выводы:

1. Исследование кристаллогенеза биологических жидкостей - способ оценки их информационной емкости, позволяющий получить значительный объем сведений о состоянии организма человека и животных.

2. Разработан единый алгоритм интерпретации результатов свободного и инициированного кристаллообразования биосубстратов человека и животных, позволяющий оценить кристаллизуемость (инициаторный потенциал) биосреды и «правильность» кристалогенеза.

3. На результат дегидратации биологической жидкости, кроме ее компонентного состава, оказывают существенное влияние факторы микроокружения (сокристаллизуемое с биосубстратом базисное вещество, рН и осмоляльность среды).

4. Происхождение и видовая принадлежность биоматериала определяют специфичность его кристаллообразования и инициации кристаллогенеза базисных веществ. Эти характеристики совокупности биосред формируют тезиокристаллоскопический «портрет» организма, зависящий от функционального состояния последнего.

5. Наличие патологического процесса трансформирует свободный и инициированный кристаллогенез биожидкостей в специфический «паттерн», выходящий за пределы физиологических показателей. При этом наибольшие по выраженности сдвиги наблюдаются в биосредах, функционально или анатомически связанных с морфологическим субстратом заболевания.

Практические рекомендации:

1. При изучении результатов свободного и инициированного кристаллогенеза биологических сред организма человека и животных необходимо использовать единые качественно-количественные критерии и разработанные алгоритмы.

2. Выделенный тезиокристаллоскопический «паттерн» некоторых биологических жидкостей организма человека (слюна, моча, слеза, пот) и животных (моча и копрофильтрат) может быть использован в качестве ориентира для дальнейших научных кристаллоскопических исследований и при практическом применении данных методов.

3. Тезиокристаллоскопический мониторинг может являться способом динамической оценки состояния организма в процессе различных воздействий (например, у спортсменов в оценке их готовности, у больных для контроля эффективности терапевтических и хирургических схем лечения и т. д.).

4. В диагностике хеликобактериозов технология кристаллографии может быть применена как дополнительный подход в оценке клинической ситуации и контроле за лечебным процессом.