Введение к работе
Актуальность теми. В основе жизнедеятельности организма лежат общие приспособительные реакции к постоянно меняющимся факторам окружающей среды, сформировакшеся в длительном процессе эволюции и предполагающие коордкнированное функционирование всех ого систем и уровней (Горизонтов П.Д., 1931; Судаков К.В., 1987). В исследовательской практике этот "единый процесс регуляции и управления" искусственно расчленяется на отдельные звенья, рассматриваемые изолированно. При этом акцент делается на нервную и гормональну» системи. На сегоднязший день назрела необходимость более полного, с привлечением современных методов, изучения других систем и их взаимосвязей в комплексной защитной реакции организма на воздействие.
Особую значимость приобретает концепция о системе кровообращения как индикаторе адаптационно— приспособительной деятельности организма, сформулированная В.В.Париным к соавт. (1967). В вироком понимании она охватывает и систему крови, форменным элементам которой принадлежит важное*(если не ведущее) значение при адаптации биообъекта к факторам различной природа, в том числе в условиях патологии.
Мембраны эритроцитов, отражал, несмотря на некоторые характерные особенности, общие принципы структуры мембран клеток организма (Постнов Ю.В., 1977), как обьекты исследования обладают такими преимуществами как простота выделения, стабильность в искусственной среде, своеобразие организации, не усложненной внутриклеточными мембранами вследствие отсутствия органелл и ядерного аппарата ( Gajdns А., 1973). Они являются прекрасной модельной системой мышечных мембран - по содержанию контрактиль-ного аппарата из сократительных белков спектрина и актина (Чер-
ниц^кий Е.А., Воробей А.В., 1981), а также нервных клеток - по характеру переноса ионов, коэффициенту распределения ряда веществ (Болдырев А.А., 1981). Сравнение больаинства характеристик заряда наружной поверхности мембран нейронов спиналышх ганглиев крыс, клеток нейробластомы мыши и эритроцитов показало их подобность (Долгая Е.В. и соавт., 1985). Как и у эпителиальных клеток, в состав мембран эритроцитов входит крупный сиалогликопротеиновый. компонент гликофорин, участвующий в акте прилипания к клетке ки-коплазм ( Banni ы. и соавт., 1978) и, следовательно, на эритроцитах можно исследовать шогие аспекти взаимодействия микоплазм с клетками эпителия дыхательные и половых органов (Румянцев С.Н., 1983).,
Эритроциты в качестве тест- обьектов (Соколов В.В., Габдул-галииова Р.А., 1986) позволят, в недалеком будущем, решить, в определенной степени, проблему гуманного отношения к животным при фарыако- токсикологических исследованиях, заставляючую искать и' развивать методы, не требующие использования в экспериментах животных, или, по крайней мере, большого их количества. Так, в 1937 году в США вышел закон, предписывающий применять в токсикологии "альтернативные метода", т.е. проводить эксперименты без использования лабораторных животных ( Zbinden G., 1991). Аналогичные требования изложены и в "Правилах проведения работ с использованием лабораторных животных", утвержденных Минздравом СССР и справедливы для weдико- биологических и ветеринарной наук в целом.
Открытие в конце 70-х годов рецепторов к фармакологическим препаратам на иммунокомпетентных клетках подвело теоретическую базу для объяснения иымунотропного эффекта многих химических соединений. Однако, по мнению С.Н.Голикова и соавт. (1986), "задача по оценке токсического действия химических веществ на иммунную
систему только поставлена" и ждет своего решения.
Актуальность совершенствования неспецифических критериев
оценки степени воздействия возрастает при контакте организма.с
ыалотоксическими веществами или с токсическими соединениями в ма-
лых дозах, поскольку клиническая картина и морфологические изменения в таких случаях теряю? относительную специфику и на первый план выступают "неспецифические" реакции организма. В этом плане успехи мембракологш, ее идеи и методы, широко используемые в последнее время а различных областях биологии, медицины и ветеринарии, помогают расшифровать молекулярные механизмы развития патологических процессов и Еыработать подходы к лечению конкретных заболевании. Установлена зависимость значительного числа патологических состояний откарушения деятельности наружной клеточной меыбраны а различных тканях и органах (Меерсон .3., 1973; Рыску-лова С.Г\, 1988). Изложенное обьясняет большой интерес исследователей к изучению функций мембранного аппарата клеток в условиях действия патогенных агентоз.
В современном арсенале методов изучения клеточной поверх
ности достойное !.;есто занял электрофорез, основанный на регистра
ции перемещения клеток в электрической поле, чтфозволяет оцени
вать электрофоретическуа подвижность (Э5П) клеток, а также, ис
пользуя математические преобразования, электрокинетический потен
циал (ЭКП) и плотность заряда на их поверхности. .
В наыей стране вылущено несколько монографий, посвященных данной проблвке (Харамснеико С.С, Ракитянская А.А., 1974; Мирош-ников А.И. и соавт., 1977, 1986; Коэинец Г.И. и соавт., 1986) и защищено более 40 диссертаций. Тем не менее, определенный круг задач не нашел должного решения. В исследовании электрокинетических свойств клеток доминируют биофизическая направленность и фе~ .
- б-
номенологический подход, тогда как взаимосвязь ЭШ с широко используемыми показателям! (биохимическими, иммунологическими, гематологическими и т.д.) изучена слабо, что снижает ее информативность, специфичность; ко позволяет оценить роль и место в системе показателей, характеризующих состояние организма; создать целостную картину того или иного инфекционного и фармако-- токсического процессов.
Концептуальному осмысления к анализу фактического материала с позиция системного подхода (Анохин П.К., 19*73), выявления возможностей клеточного электрофореза в медицине и ветеринарии посвящена данная работа.
Цоль работы. Целью настоящих исследований являлась оценка электрокинеткческих свойств клеток крови человека и лшвотных, а также взаимосвязи их с гематологическими, иммунологическими и морфологическими показателями при воздействии на организм инфекционных и .фармако- токсических агентов.
Основные задачи исследования:
-
Определить коррелятивные отношения параметра электрофо-ретической подвижности клеток крови с другими показателями жизнедеятельности организма в условиях "нормы", "напряжения механизмов адаптации" и патологии.
-
Оценить возможности использования клеточного электрофореза при изучении инфекционных и вакцинных процессов.
-
Исследовать особенности действия химических агентов на олектрофоретическую подвижность клетонкрови и взаимосвязь этого показателя с другими.
-
Изучить и оптимизировать, опираясь на данные клеточного эл< ктрофореза, отдельные оталы биотехнологических процессов получения эритроцитарных диагностикумов, гибридом и культивирования
І7-клеток.
Решение поставлешшх задач позволило сформулировать следующие основное научные положения, выдвигаема на защиту:
- поверхностный электрический потенциал клеток крови явля
ется одним из показателей конституционального иммунитета орга
низма к инфекционным и химическим агентам;
' - скоординированность связей злектрофоретической подвижности клеток крови с другими физико- химическими и иммунологическими ее показателями, выражапцаяея в уровне коррелятивных отношений и избирательной их коыбинации, адекватно отражает функциональное состояние органиэиа;
- представление электроккнетических свойств'клеток и других
физико- химических характеристик крови как единой системы показа
телей с определенной, изменяющейся при внешня воздействиях, сте
пенью взаимосвязей, является основой оптимизации метода клеточно
го электрофореза, повышения его информативности при физиологичес
ких исследованиях, диагностике и изучении патологических состоя
ний.
Научная новизна. Впервые электрофоретическая подвижность клеток крови рассмотрена а'комплексе с другими ее физико- химическими показателями, проанализирована внутри- и межвидовая взаимосвязь их в условиях "нормы", функциональной нагрузки и патологического процесса. Запатентован способ определения функционального состояния организма, основанный на характеристике степени скоординированности связей злектрофоретической подвижности клеток крови с другими физико- химическими ее показателями и отличающийся большей, в сравнении с оценкой одиночных показателей, чувствительностью. Установлено, что невысокая в "норме" корреляция при физиологических нагрузках значительно возрастала. Патологические
i8-
состояния характеризовались распадом отмеченных коррелятивных отношений ЭЙ1 клеток с другими показателями крови.
Показано определенное значение поверхностного электрического потенциала эритроцитов в формировании иммунного ответа организма на инфекционные агенты. Сравнительно- видовой анализ выявил зависимость чувствительности животных к столбнячному и ботулини-ческим токсинам от уровня ЭЗП эритроцитов и лимфоцитов крови относительно друг друга, что позволяет рассматривать поверхностный электрический потенциал клеток крови как один из факторов конституционального иммунитета человека и животных.
Разработаны научно- теоретические основы повышения достоверности и информативности клеточного электрофореза при физиологических исследованиях и изучении патологических процессов. Показана принципиальная возможность его использования для совершенствования отдельных биотехнологических процессов изготовления эритроцитарных диагностикумов и гибридом, оценки контаминации культур клеток различными микроорганизмами.
Практическая ценность работы. Результаты исследований вошли в методическое пособие для ЕУЗов и ФПК "Клеточный электрофорез прдизучении инфекционной патологии сельскохозяйственных животных" (утверждено Отделением ветеринарной медицины ВАСХНШІ от 24.05.92) и используются при чтении лекций по патологической физиологии, биохимии и биофизике сельскохозяйственных животных.
Материалы по клеточному електрофорезу при воздействии на организм животных йодохлорина - нового средства для общей санации - позволившие оценить его безвредность, послужили основой разработки нормативно- технического документа "Наставление по применению препарата йодохлорина для санации воздушной среды и организма животных", утвержденного ШЪ иц СССР от 31.10.91 г.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на Республиканских научно- технических конференциях по теоретическим и практическим вопросах! ветеринарии и зоотехнии (Казань, 1984, 1988- 1992), 12-м Пленарном заседании комиссии по борьбе с сибирской язвой (Воронеж, 1986), Всесоюзной конференции "Эпизоотология, эпидемиология, средства диагностики, терапии и специфической профилактики инфекционных болезней, общих для человека и животных" (Львов, 1988), Всесоюзном симпозиуме "Актуальные вопросы диагностики инфекционных болезней лабораторных животных, разработка и производство современных тест- систем" (Москва, 1989), Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Современные аспекты клеточного электрофореза" (Москва, IS89), Все союзной конференции "Актуальные вопросы эпидемиологии, диагностики и профилактики риккетсиозов" (Москва, 1989), Региональной научно--практлческой конференции "Электрофорез клетки" (Уфа, 1989), Всесоюзном симпозиуме "Современные проблемы иммунологии, биотехнологии, генной и клеточной инженерии в ветеринарной медицине" (Н. Коз город, 1990), Всесоюзной конференции "Совершенствование методоз государственного контроля ветеринарных препаратов" (Москва, 1991), 1-м съезде иммунологов России (Новосибирск, 1992), Всероссийском научном совещании "Биология клетки в культуре" (Санкт-Летербург, 1992), Российской научной конференции "Создание лекарственных средств" (Купавна, 1992>, Международном симпозиуме "Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздействий на внутреннюю среду организма" (Бишкек, 1993), Российской научной конференции "Культуры клеток в ветеринарии и биотехнологии" (Москва, 1993), Всероссийской научно- методической конференции "Диагностика, патогенез, патоыорфологня и профилактика болезней сельскохозяйственных животных (Воронеж, 1993).
Публикации по теме работы. По материалам диссертации опубликованы 31 статья и I методическое пособие. Получено положительное решение на изобретение. Принято во ВНШТЭИСХ и зарегистрировано 8 отчетов по проведенным исследованиям.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 321 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований (4 глава), обсуждения (3 главы), заключения, выводов, практических рекомендаций к списка литературы (всего 614 источников, в том числе 22? иностранных авторов). Работа иллюстрирована 54 таблицами и 26 рисунками.
