Введение к работе
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 кристаллогенеза 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 кристаллогенеза биосубстратов – тезиграфии, основанной на оценке результатов их сокристаллизации с базисным веществом, что позволило подтвердить результаты, опубликованные W. F. Daems (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 биокристаллизации, 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 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 качественных (наличие в текстуре фации тех или иных элементов) 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 (Нр).
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 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 регламент 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, VIII-ой, IX-й и X-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 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.
