Введение к работе
Актуальность проблемы. Доказано, что экологические и антропогенные факторы окружающей среды оказывают большое влияние на организм животных и человека (Агаджанян Н.А. и др., 2006, 2008).
Многофакторный и стохастический характер антропогенного воздействия на организм малых доз и концентраций обусловливает необходимость исследования систем его резистентности. На стадии инициации патологических механизмов организм сохраняет за собой выбор дальнейшего развития процесса. Выбор этот определен функцией большого числа регуляторных процессов, инициируемых саногенетическими механизмами (Крыжановский Г.Н., 2011), направленными на ликвидацию патологических изменений. Предсказательная эффективность ранней диагностики связана не столько с ранним опознаванием инициирующего патологию процесса или "маркера патологии", сколько с анализом регуляторных процессов и установлением сложившегося под их воздействием уровня функционального соотношения, который и определит тот или иной вариант устойчивости организма к развитию патологии. Недостаточность систем резистентности при действии патологического фактора будет приводить к развитию предпатологического состояния (например, эндогенной интоксикации), а затем и патологии.
Аллергические заболевания и, в частности, бронхиальная астма (БА) относятся к числу весьма распространенных - в разных странах мира от 1 до 18 % населения. С середины 1980-х годов отмечается рост заболеваемости бронхиальной астмой (Чучалин А.Г., 2007). Несмотря на колоссальный прогресс в медицине в целом, проблема их лечения и профилактики не решена в полной мере. Для повышения эффективности фармакотерапии необходимы принципиально новые, базирующиеся на современных достижениях науки и техники, исследования молекулярных и физиологических механизмов как патологических, так и адаптивных процессов. Учитывая вовлеченность не только респираторной, но и многих других систем организма в возникновение и развитие бронхиальной астмы, наиболее перспективным в этом случае представляется полисистемный подход.
Раннее выявление аллергоподобных сдвигов в метаболизме позволит своевременно проводить адресные профилактические мероприятия среди работников потенциально опасных производств и предотвратить развитие тяжелых заболеваний, приводящих к инвалидности. Однако сведения об оценке функциональных возможностей организма при патологии современными инструментальными методами нуждаются в дополнении.
Целью исследования являлась разработка современных методических подходов к интегральной оценке уровня резистентности организма и определению в ходе массовых обследований групп риска развития аллергических заболеваний бронхолегочной системы.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи:
1.Исследовать механизмы цитотоксичности сыворотки крови при тестировании на биообъектах.
2.Обосновать использование биотестирования цитотоксичности биологических жидкостей как информативного и экспрессного способа функционального исследования неспецифической резистентности в норме и при бронхиальной астме.
3.Изучить характер метаболических сдвигов при бронхиальной астме в клинике и при моделировании на животных.
4.Выделить критерии для оценки эффективности терапии и формирования групп риска по развитию аллергических заболеваний бронхолегочной системы.
5.Верифицировать выявленные критерии формирования групп риска в ходе массовых обследований.
Научная новизна исследования. С помощью биохимических и
иммунологических методов показано, что цитотоксичность сыворотки крови при биотестировании обусловлена активацией системы комплемента по альтернативному пути.
Использование метода лазерной корреляционной спектроскопии (ЛКС) в экспрессном режиме с применением современных компьютерных средств позволило исследовать характер распределения частиц сыворотки крови у пациентов с БА разной степени тяжести и при моделировании этого заболевания на животных (с гистологическим подтверждением). Зафиксированы различия в распределении субклеточных частиц в сыворотке крови и моче пациентов с БА по сравнению со здоровыми людьми.
Показано возрастание цитотоксичности мочи у больных БА с возрастанием тяжести заболевания и противоположные изменения токсичности сыворотки крови, обусловленные уровнем активности системы комплемента. Обнаружено, что различия проявляются и при ЛКС-анализе соответствующих биологических жидкостей. Выявлены направленности метаболических сдвигов, связанные с уровнем токсичности.
Проведены массовые обследования работников потенциально опасного
производства с помощью ЛКС-анализа сыворотки крови и мочи, выделена группа
риска по развитию аллергических заболеваний. Последующее функциональное
тестирование на программно-аппаратном комплексе
«Спироартериокардиоритмограф» показало снижение индекса Тиффно и жизненной емкости легких у ряда представителей этой группы.
Теоретическая и практическая значимость. Исследование механизмов цитотоксичности при биотестировании сыворотки крови показало, что нарушение целостности мембраны происходит под действием мембранно-атакующего комплекса в результате активации альтернативного пути комплемента.
Показано, что функциональные возможности системы комплемента,
индуцируемые в ходе тестирования цитотоксичности, информативны для оценки
эффективности терапии бронхиальной астмы. Кроме того, эти показатели были
использованы для исследования уровня неспецифической резистентности организма
здоровых людей, испытывающих повышенные нагрузки (военнослужащие,
спортсмены, участники высокоширотной экспедиции). Зафиксированы
индивидуальные различия в индуцированной активности системы комплемента при одинаковом уровне ее отдельных компонентов.
В сыворотке крови пациентов с БА выявлено увеличение вклада в светорассеяние частиц размером 71-150 нм. При моделировании БА на мышах под гистологическим контролем впервые показано нарастание фракции компонентов сыворотки крови близкого диапазона (122-165 нм). Выявленные при БА интегральные метаболические сдвиги свидетельствуют о том, что методы биотестирования цитотоксичности и ЛКС пригодны для динамического наблюдения за больными и оценки эффективности проводимой терапии. На основании полученных данных сформулированы критерии формирования групп риска.
Основные трудности в выявлении эффектов воздействия антропогенных
факторов окружающей среды связаны со слабой выраженностью проявлений и
ограниченной чувствительностью методов исследования. Использованный в работе
методический подход показал свою перспективность для массовых обследований
работников потенциально опасных производств. Раннее выявление интегральных
изменений для конкретного человека позволит своевременно проводить
индивидуальные профилактические мероприятия.
Положения, выносимые на защиту.
1. Сочетанное применение методов биотестирования цитотоксичности и
лазерной корреляционной спектроскопии биологических жидкостей человека
позволяет оценивать уровень резистентности организма в норме и при патологии.
2. Выявленные особенности метаболизма при бронхиальной астме
информативны для формирования групп риска по развитию аллергических
заболеваний бронхолегочной системы при массовых обследованиях.
Внедрение в практику. Результаты исследования внедрены в практику
Федерального медико-биологического агентства. Представленные методы
используются в настоящее время при выполнении Федеральных целевых программ
«Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации»,
«Промышленная утилизация вооружения и военной техники» в подведомственных Федеральному медико-биологическому агентству организациях (акт от 29.03.2012).
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на V
Конференции молодых ученых России с международным участием
«Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины», Москва, 2008;
Международном симпозиуме, посвященном 80-летию академика РАМН
Н.А.Агаджаняна «Адаптационная физиология и качество жизни: проблемы традиционной медицины», Москва, 2008; 17th ECDO Euconference “Destruction, Degradation and Death. Cell Death Control in Cancer and Neurodegeneration”, Paris, 2009; III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины», Ростов-на-Дону, 2009; Inflammation 2010: Inflammatory cell signaling mechanisms as therapeutic targets, Luxembourg, 2010; IV Международном симпозиуме Федерации европейских обществ по изучению макро- и микроэлементов «Макро- и микроэлементы в медицине и биологии», Санкт-Петербург, 2010; International Symposium «Professional health and life quality», Singapore, Indonesia, Bali, 2010; Первой Международной междисциплинарной конференции «Современные проблемы системной регуляции физиологических функций», Сафага, Египет, 2010; Конференции «Биохимия-Биофизика-Информатика -три кита лабораторной медицины 21 века», Санкт-Петербург, 2011; IV Всероссийской конференции с международным участием по управлению движением, Москва, 2012.
Публикации по теме диссертации. Опубликовано 19 работ, из них 10 тезисов, 1 глава в книге, 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Работа включает 30 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 175 источников, из них 92 работы отечественных и 83 работы зарубежных авторов.
