Введение к работе
Актуальность проблемы
На протяжении многих лет обсуждается идея значимости влияния некоторых, обычно не учитываемых, внешних воздействий на физико-химические и биологические процессы, невоспроизводимость всех условий эксперимента и, как следствие, «разброс» результатов, существенно превышающий возможные методические ошибки (Шноль и др., 1980; Перевертун и др., 1981; Удальцова и др., 1987). Работы, посвященные изучению воздействия космофизических процессов на биологические объекты, исторически уходящие корнями к трудам А.Л. Чижевского (Чижевский, 1976), не теряют актуальности (Владимирский, 1995; Загускин, Загускина, 1995; Степанова, 1998; Владимирский, Темурьянц, 2000), подтверждая неоспоримую значимость для биологических и экологических исследований анализа изменений во внешней среде. Крайне важным является тот факт, что реакцией со стороны биологических объектов сопровождаются изменения не только солнечной и геомагнитной активности, но и ряда других явлений, в частности, метеорологических и сейсмических (Владимирский и др., 2004). Одним из перспективных методов является регистрация фазовых флуктуаций в системе «излучатель-грунт-приёмник», или геофизический F-индекс состояния внешней среды (Chernov, Guschin, 1995; Chernov, 1997; Чернов, 2000; Chernov, 2001). Анализ сейсмических данных показал, что известные катастрофические землетрясения более чем в 80% случаев совпадают по времени со значительными изменениями F-индекса. Таким образом, резкое уменьшение его значений с высокой степенью вероятности может сопровождаться реакцией со стороны живых организмов.
В ряде работ отмечается необходимость исследования корреляционных связей между динамикой состояния внешней среды и вызванными ей вариациями функциональных параметров биологических систем (Андронова и др., 1982; Лукателли, Пейн, 1995; Амиранашвили, 2006). Однако, несмотря на то, что свободнорадикальное окисление является универсальным механизмом клеточных повреждений (Козлов, 1973; Бурлакова и др., 1982; Бурлакова, Храпова, 1985; Зенков и др., 2001) и неспецифической реакцией организма, данные об изменении прооксидантно-антиоксидантного баланса на фоне вариабельности геофизических характеристик внешней среды недостаточны; при этом значимость подобных исследований определяется тем фактом, что, в зависимости от исходного состояния организма, можно ожидать как стимуляцию анализируемых функциональных процессов, так и их угнетение (Breus et al., 1995; Бреус, 2002; Бреус, Рапопорт, 2003).
Экспериментальные исследования, связанные с оценкой физиолого-биохимических параметров в норме и при моделировании различных функциональных состояний в динамике с использованием временных рядов различной продолжительности представляют несомненную ценность. Это связано с возможностью выявления общих закономерностей реакции организма на изменения экзо- и эндогенного характера, в том числе, касающихся вопросов биоритмологии и влияния факторов внешней среды на адаптационные возможности организма.
В связи с этим представляется целесообразным исследовать согласованность изменений F-индекса и физиологического состояния организма экспериментальных животных в разных условиях.
Цель исследования:
Изучить характер изменения физиолого-биохимических и морфологических параметров организма крыс в норме и при изменённом функциональном состоянии (в модельных условиях) в эксперименте и оценить согласованность их динамики с изменениями геофизических характеристик состояния внешней среды.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Провести оценку F-индекса состояния внешней среды в течение 21 суток эксперимента.
-
Проследить характер изменения физиолого-биохимических и морфологических параметров организма интактных животных в течение 3 недель эксперимента. Определить наличие и выраженность корреляционных взаимосвязей между изменением параметров свободнорадикального баланса в организме, особенностями структуропостроения плазмы крови интактных животных и вариабельностью F-индекса состояния внешней среды.
-
Исследовать динамику физиолого-биохимических и морфологических показателей организма животных на модели роста лимфосаркомы Плисса. Оценить статистические взаимосвязи между изменением параметров свободнорадикального баланса в организме животных, особенностями структуропостроения плазмы крови и вариабельностью F-индекса состояния внешней среды.
-
Сопоставить по силе связи и направлению корреляций изменение исследуемых параметров у интактных животных и животных с лимфосаркомой Плисса с динамикой изменения F-индекса состояния внешней среды.
Научная новизна исследования
Впервые показано, что изменение геофизических характеристик состояния внешней среды является биотропным «стресс-фактором» по отношению к организму экспериментальных животных.
Установлено, что динамика F-индекса фазовых флуктуаций в системе «излучатель-грунт-приемник», отражающая состояние внешней среды, находится в корреляционной взаимосвязи с изменением параметров свободнорадикального окисления организма экспериментальных животных.
Обнаружено, что штамм лимфосаркомы Плисса в период двухфазных изменений значений геофизического F-индекса характеризуется высокой скоростью роста.
Впервые показано наличие корреляционных взаимосвязей между характеристиками растрескивания периферических и центральных зон фаций плазмы крови и изменением содержания продуктов окислительной модификации белков в плазме крови крыс.
Практическая и теоретическая значимость работы
Полученные данные расширяют и углубляют представление о значимости регистрации геофизических характеристик состояния внешней среды при планировании и проведении биологических и экологических исследований.
Осуществлённая оценка параметров свободнорадикального окисления животных на модели опухолевого штамма лимфосаркома Плисса позволяет оптимизировать его использование в экспериментальной биологии и физиологии.
Результаты корреляционного анализа, продемонстрировавшего различную степень согласованности изменений параметров свободнорадикального окисления у интактных животных и животных с лимфосаркомой Плисса и динамики значений геофизического F-индекса, могут способствовать созданию более полной картины реакции организма в норме и на фоне изменённого функционального состояния на вариации параметров внешней среды.
Положения, выносимые на защиту:
-
Изменения геофизического состояния внешней среды, регистрируемые по F-индексу фазовых флуктуаций, оказывают влияние на активность свободнорадикальных процессов в организме интактных животных, приводит к нарушению морфологических характеристик плазмы крови.
-
В течение 21 суток, соответствующих периоду вариабельности F-индекса состояния внешней среды, лимфосаркома Плисса характеризуется ростом с увеличивающейся скоростью, на фоне чего монотонно повышается содержание продуктов окислительной модификации белков в плазме крови животных.
-
В организме животных с лимфосаркомой Плисса происходит нелинейное изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов, причём экстремумы совпадают с днями минимальных значений F-индекса.
-
Дни экстремальных значений F-индекса характеризуются противоположным характером изменения параметров свободнорадикального окисления в организме интактных животных и животных с лимфосаркомой Плисса. Установлено разнонаправленное изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов в гомогенатах ткани печени и плазме крови, а также активности антиоксидантного фермента каталазы в крови интактных крыс и крыс с лимфосаркомой Плисса, что подтверждает предположение о различной реакции организма в норме и при изменённом функциональном состоянии на один и тот же экзогенный фактор. Установленные изменения в организме животных с опухолями находятся в более тесной корреляционной связи с динамикой F-индекса, чем у интактных животных.
-
Упрощение структуропостроения периферической и центральной зон фаций плазмы крови животных на фоне роста опухоли находится в корреляционной связи с изменением содержания продуктов перекисного окисления белков.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на XVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов" (Москва, 2009); 14-й Нижегородской сессии молодых учёных (Н.Новгород, 2009); XV научной школе-конференции молодых учёных «Нелинейные волны-2010», раздел «Нелинейная динамика биологических систем» (Нижний Новгород, 2010); 12-й и 14-й Международной Пущинской школе-конференции молодых учёных (Пущино, 2008, 2010); III Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия 2010» (Нижний Новгород, 2010). По теме диссертации опубликовано 16 работ, из которых 4 статьи в журналах (из них одна статья в издании, рекомендованном ВАК) и 1 патент.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, иллюстрирована 23 рисунками и 10 таблицами; состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы собственных результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы. Библиографический указатель включает 283 источников литературы, из которых 102 зарубежных.
Похожие диссертации на Свободнорадикальные процессы в организме экспериментальных животных в зависимости от изменений геофизического состояния внешней среды
