Разночастотные биоритмы комплемента и комплемент-фиксирующих антител в крови кроликов в норме и при развитии иммунного процесса Кузнецова Кламбина Кирсантьевна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

I. Современное состояние теории биологических ритмов

а) Параметрические характеристики биологических ритмов 8

б) Гипотезы происхождения биологических ритмов II

в) Классификация биологических ритмов 15

г) Свойства и физиологическое значение биоритмов 19

д) Приспособительная перестройка биоритмов 24

2. Влияние патологических процессов на биологические ритмы человека и животных

а) Некоторые вопросы общей теории патологии 27

б) Развитие патологических процессов с позиций биоритмологии

в) Принципы хронофармакологии и хронотерапии 34

3. Проблеглы биологических ритмов и её значение в трансплантологии

а) Исследование этапности и нахождение наиболее чувствительных точек в процессе

развития трансплантационного иммунитета 37

б) Выбор тактики иммуносупрессивной терапии 38

в) Изучение взаимного влияния периодичности обмена веществ донора и реципиента, его

значение для перспективности трансплантации 39

г) Разработка методов взаимной синхронизации обменных циклов в системе трансплантат -

реципиент 40

Заключение 42

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ ИССЛЕДОВАНИЯ

I. Планирование эксперимента

а)Выбор живлтных 44

б)Дпительность экспериментов '. 46

в)Выбор иммунологических моделей '48

2. Иммунологические методы исследования

а) Разработка метода определения активности комплемента 49

б) Метод определения уровня комплемент-фиксирующих антител 55

в) Метод кольцепреципитации 55

3. Математическая обработка данных

а) Метод выявления скрытых периодичностей

в динамике изучаемых показателей 56

б) Статистические методы 61

Заключение 62

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ВЮРИТШ КОЛЕБАНИЯ АКШВНОСТИ КОМПЛЕМЕНТА И УРОВНЯ КОМПЛЕЖНТФИКСИРУЩИХ АНТИТЕЛ

I. Результаты экспериментов 63

2. Обсуждение полученных данных III главы

а) Достоверность выявления низкочастотных биоритмов 74

б) Длина периода низкочастотных биоритмов 76

в) Фаза низкочастотных биоритмов 77

г) Амплитуда низкочастотных биоритмов 78

Заключение - 89

ГЛАВА IV. НЕДЕЛЬНЫЕ БИОРИТМЫ КОЛЕБАНИЯ АКТИВНОСТИ КОМПЛЕМЕНТА И УРОВНЯ КОШЖШТФИКСИРШЦИХ АНТИТЕЛ

I .Результаты экспериментов .' 91

2.Обсуждение полученных данных ІУ главы

а) Достоверность выявления недельных ритмов 102

б) Длина периода недельных биоритмов 103

в) Фаза недельных биоритмов 104

г) Амплитуда недельных биоритмов 107

Заключение ИЗ

ГЛАВА V. СУТОЧНЫЕ ШОРИТШ КОЛЕБАНИЯ АКТИВНОСТИ КОМПЛЕМЕНТА И УРОВНЯ КОШІЖШТФИКСИРУЩИХ АНТИТЕЛ

1. Результаты экспериментов 115

2.Обсуждение полученных данных У главы.

а) Уровень значимости суточных биоритмов 124

б) Фаза суточных биоритмов 124

в) Амплитуда суточных биоритмов 127

Заключение 133

ОЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135

ОЩИЕ ВЫВОДЫ 145

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ НА ОСНОВЕ ВЫВОДОВ ИЗ РАБОТЫ 148

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 150

ПРИЛОЖЕНИЕ 176

• Современное состояние теории биологических ритмов
• Планирование эксперимента
• Достоверность выявления низкочастотных биоритмов
• Достоверность выявления недельных ритмов
• Уровень значимости суточных биоритмов

Введение к работе

Знание закономерностей колебательных процессов различных биохимических показателей в организме имеет большое значение, т.к. позволяет изучать во времени функцию не только органов и систем, но и всего организма в целом. Многочиеленные работы по изучению биоритмов различных биохимических показателей свидетельствуют об изменении их параметров (среднего уровня, амплитуд и фаз), как в норме, так и при различных патологических состояниях. При этом внимание исследователей направлено в основном на изучение суточных ритмов этих показателей, т.к. эти ритмы синхронизированы солнечными сутками (В.Шелудько, Л.Кононова, 1972; С.М.Шер-гин, А.А.Поваженко, 1974; Е.И.Щербатова с соавт., 1971). Изучение иммунологических показателей не составляет при этом исключения. Лишь незначительное количество работ посвящено изучению недельных и месячных ритмов иммунной системы (В.Н.Потапов, 1981; И.Н.Ма-тияш, 1983). В практике трансплантологии исследования биоритмов изменения активности обменных и иммунологических процессов приобретает особое значение в связи с возникновением возможного де-синхроноза в системе донор-реципиент, а также для составления адекватных схем иммуносупрессивной терапии (Э.Н.Чиркова₍ с соавт., 1975). Однако, систематическое изучение биоритмов изменения иммунологической реактивности организма под влиянием иммунизации не проводилось.

Эти положения и определяют актуальность проблемы изучения биоритмов изменения иммунологических показателей организма под влиянием различных воздействий.

Целью настоящей работы явилось изучение организации биологических ритмов (суточных, недельных, месячных и многомесячных) некоторых гуморальных показателей иммунитета - активности компле- мента и уровня комплементфиксирущих антител в норме и в динамике развития иммунного процесса в организме экспериментальных животных и выявление наиболее чувствительных биоритмов этих показателей к тому или иному воздействию.

В задачи данного исследования входило:

Выявить биологические ритмы изменения исследуемых иммунологических показателей в сыворотке крови кроликов в норме и при развитии иммунного процесса и определить их основные параметры (период, амплитуду и фазу).

Изучить влияние различных видов иммунизации (однократной, хронической и аллотрансплантации) на параметры биоритмов изучаемых показателей.

На основании выявленных закономерностей составить характеристику организации биологических ритмов изучаемых показателей у кроликов в норме и при развитии иммунного процесса.

Для решения поставленных задач потребовалось: использовать специальный алгоритм и программу на ЭВМ (Ю.М.Никитин, I97I;I98I), а также разработать высокоточный количественный экспресс-метод определения активности комплемента и уровня комплементфиксирую-щих антител (Ю.Б.Морозов, с соавт., 1980), т.к. иммунологические экспресс-методы дают в основном качественные и полуколичественнне результаты (В.М.Никитин, 1977).

С помощью разработанных методов было произведено определение колебаний иммунологических показателей и выявлены характеристики индивидуальных биоритмов этих показателей. Индивидуальные данные суммировались для получения групповых статистических закономерностей изменения биоритмов активности комплемента и комплемент-фиксируюших антител в норме и в ходе развития иммунного процесса.

Научная новизна. При выполнении настоящего исследования впервые одновременно изучен широкий спектр биоритмов активности комплемента и комплементфикеирующих антител в норме и при разных видах иммунизации организма.

Впервые использован алгоритм и программа на ЭВМ для выявления достоверных параметров разночаетотннх биоритмов.

Впервые был применен разработанный нами метод автомагического кого экспресс-определения активности комплемента в микрообъемах сыворотки (Авторское свидетельство № 757154, 1980).

Практическая ценность и пути реализации

1) На заседании комиссии по лабораторному оборудованию при МЗ СССР (председатель - д.м.н., профессор И.Г.Баландин) от 24 ап реля 1979 г. рассматривалось предложение НЙИТиИО о разработке прибора для определения в сыворотке крови антивнооти комплемента.

Комиссия сочла целесообразным разработку указанного выше прибора с последующей разработкой медико-технических требований (HIT); "Способ количественного определения комплемента..." внедрен в лабораторию гемосовместимых материалов при НЙИТиИО для оценки гемосовместимых свойств полимеров в условиях "ин витро". "Способ количественного определения комплемента..." внедрен в проблемную лабораторию Оренбургского Государственного медицинского института для экспресс-определения активности комплемента при изучении механизмов естественного иммунитета у людей.

СЧИТАЮ СВОИМ ДОЛГОМ ВЫРАЗИТЬ ГЛУБОКУЮ БЛАГОДАРНОСТЬ Д.М.Н. Б.И.ШАЛЬНЕВУ ЗА ЦЕННЫЕ СОВЕТЫ И ЗА ПОМОЩЬ В ПРОВЕДЕНИИ ПРАКТИЧЕСКОГО ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДАННОЙ РАБОТЫ И К.Б.Н. Э.Н.ЧИРКОВОЙ ЗА ПРОЯВЛЕННУЮ КОЛЛЕГИАЛЬНОСТЬ, НАУЧНУЮ ПОМОЩЬ В РАБОТЕ И УЧАСТИЕ В ОБСУЖДЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДАННОЙ РАБОТЫ.

Современное состояние теории биологических ритмов

В последние два десятилетия начались систематические исследования периодических процессов в живых организмах и зародилась новая наука "биоритмология", которая стала наукой о временной организации биологических систем.

В настоящее вредя ни у кого не вызывает сомнения, что обнаружение биологических ритмов имеет не только теоретическое значение, как основа лучшего понимания закономерностей функционирования организма, но и, что особенно важно, дает в руки исследователей новые возможности для более эффективного влияния на регуляцию процессов жизнедеятельности.

а) Параметрические характеристики биологических ритмов

Биологическим процессам свойственны все законы движения материи, в том числе ритмичность, характеризующаяся повторяемостью того или иного явленім через определенные промежутки времени.

В связи с этим, все параметры - период, амплитуду и фазу Рис. I. Параметры биоритмов биоритмология заимствовала из физики. На рисунке Л I отрезки ОЕ, ВМ и ОК представляют полный период колебания; отрезки аналогичные СН и АВ представляют амплитуду колебания; от 0 до 360 обозначены различные фазы колебания, определяющие направление и величину смещения показателя колебательного процесса.

Планирование эксперимента

Специфика планирования эксперимента диктовалась целым рядом условий, которые необходимо было соблюсти для того, чтобы не просто произвести качественное выявление наличия биоритмов колебания тех или иных показателей, но, главным образом, для того, чтобы количественно и статистически достоверно выявить основные характеристики (длину периода - частоты, амплитуды, фазы, средние уровни) биоритмов изучаемых показателей в норме и при развитии иммунного ответа в организме.

Специфика планирования биоритмологического эксперимента потребовала обоснования некоторых методических решений.

а) Выбор животных

В связи с индивидуальностью биоритмов, следствием которой ЯВ-: ляется статистически различное распределение фаз колебаний показателей у отдельных организмов (J.L.uioydsleyhoapson, 1978), для выявления истинных колебательных параметров у исследуемой группы животных требуется определение биоритмов у каждого животного с последующей индивидуальной обработкой и статистическим анализом всей совокупности полученных индивидуальных характеристик.

Необходимость выявления индивидуальных ритмов требует регулярного длительного забора экспериментального материала с максимально возможным сохранением нормального физиологического состояния каждого подопытного животного. В связи с этим, мелкие лабораторные животные не годились в эксперимент из-за невозможности длительного взятия больших объемов крови без большого ущерба для их здоровья, т.к. от каждого животного требовалось получить 2 мл.

Собаки не могли быть взяты в связи с огромной гетерогенностью популяции этих экспериментальных животных. На этом основании в эксперимент были взяты кролики-самцы, порода шиншилла, одного возраста, весом от 3,8 до 4,2 кг, в количестве б#шт., содержащихся в стандартных условиях вивария.

При статистическом выявлении закономерностей изменения ритмических характеристик под влиянием иммунизации организма естественно возникает вопрос о линейности и безмикробности экспериментальных животных.

Действительно, линейность экспериментальных животных в биоритмологическом эксперименте существенно облегчила бы получение статистически достоверных ритмических характеристик на минимальном количестве животных в связи с минимальными индивидуальными различиями отдельных особей. Но, несмотря на такой положительный фактор, в то же время, линейность экспериментальных животных не могла бы удовлетворительно характеризовать развитие аналогичной патологии в организме людей.

Кроме того, могло было бы .думать, что полученные в результате длительных экспериментов биоритмы изменения иммунологической реактивности организма не являются истинными, спонтанно существующими биологическими ритмами организма, а являются функцией изменения численности и активности аутофлоры в организме хозяина, что потребовало бы планирования экспериментов на безмикробных животных.

Достоверность выявления низкочастотных биоритмов

Как видно из таблицы Л 4, .динамика изменения активности комплемента и уровня комплементсвязывающих антител в сыворотке крови кроликов как в норме, так и при хронической иммунизации представляет из себя сумму многомесячных и месячных биоритмов, имеющих определенные параметры.

В норме наиболее достоверно выявляемым биоритмом для активности комплемента является месячный ритм (выявляющийся в среднем в 89$ случаев). В значительном количестве случаев выявляется и 2-х месячный ритм (в среднем 63%). При хронической иммунизации БСА достоверность выявления месячного ритма снизилась в среднем до 72%, полуторамесячного и двухмесячного ритма снизилась почти вполовину. Однако, иммунизация значительно увеличила выявляемость 4-х месячного ритма.

При однократной иммунизации Y -глобулином достоверность выявления месячного ритма активности комплемента повысилась с 51% до 95$.

Для уровня комплементсвязыващих антител (табл. № 5) в норме наиболее достоверно выявляемым является 4-, 3- и 1-месячный ритм.

При хронической иммунизации БСА значительно повышается степень достоверности выявления 1-месячного ритма, однако, степень выявления всех остальных низкочастотных биоритмов снижается.

При однократной иммунизации Y-глобулином наблюдается та же самая закономерность повышения степени достоверности выявления I-месячного ритма (с 38$ до 100$).

Таким образом, наиболее достоверно выявляемым среди всех исследуемых низкочастотных биоритмов для изучаемых показателей является 1-месячный ритм.

В целом процент выявления низкочастотных биоритмов для активности комплемента и комплементсвязывагощих антител сыворотки крови кроликов в норме и при различных иммунизациях представлена на рисунке № 10.

Достоверность выявления недельных ритмов

Как видно из таблиц Ш 12-13 индивидуальная динамика изменения активности комплемента и уровня комплементсвязывагощих антител в сыворотке крови кроликов, как в норме, так и при различных имму-низациях, представляет из себя сумму многодневных (двухнедельных, недельных и полунедельных) биоритмов с соответствующими параметрами.

Наиболее достоверно выявляемым биоритмом недельной размерности для активности комплемента (табл. № 14), как в норме, так и при однократной иммунизации является двухнедельный ритм (в норме среднестатистическое значение "Р" из суммы разных лет равно 76,4$, при однократной иммунизации - 84,1$). При многократной иммунизации достоверность двухнедельного ритма ниже - 62,8$.

Недельный ритм в среднем имеет почти одинаковую достоверность в норме и при однократной иммунизации, соответственно, 67,6$ и 61,0$. Достоверность недельного ритма при многократной иммунизации выше - 78,6$.

Достоверность выявления полунедельного ритма для активности комплемента для нормы и многократной иммунизации почти одинаковая: 71,3$ и 71,8$. Для однократной иммунизации достоверность ниже -64,0$ (табл. № 14).

В 1975 году в норме достоверность всех ритмов активности комплемента (табл. № 14) наиболее высокая по сравнению с другими годами (98,0$ - для двухнедельного, 88,2$ - для недельного, 85,5 - для полунедельного).

Для уровня комплементсвязывающих антител (табл. 13 и 15) двухнедельный биоритм выявляется с достаточно высокой достоверностью, как в норме (77,2$), так и при различных иммунизациях (73,0$ и 84,4$).

Достоверность недельного биоритма уровня антител, как в норме, так и при различных иммунизациях (табл. 13 и 15) невысокая и составляет в норме - 44,3$, при многократной иммунизации - 42,3$ и при однократной иммунизации - 49,1$, хотя в 1980 году достоверность недельного повысилась до 72,2$.

Достоверность полунедельного ритма колебаний уровня антител в среднем в норме составляет - 54,0$, при многократной иммунизации - 28,2$, а при однократной иммунизации - всего лишь 9,2$.

Низкая выявляемость полунедельного ритма при иммунизация указывает на то, что эта размерность для колебания уровня антител в сыворотке крови кроликов несущественна и этим биоритмом можно пренебречь для поиска фазовой чувствительности при развитии иммунного конфликта.

Таким образом, и для колебаний активности комплемента и для колебаний уровня антител двухнедельный ритм является наиболее достоверно выявляемым и показательным среди ритмов недельной размерности.

Уровень значимости суточных биоритмов

Как видно из таблиц 22 и 23, индивидуальная динамика изменения отдельных параметров суточных биоритмов активности комплемента и уровня антител в сыворотке крови кроликов, как в норме, так и при различных иммунологических воздействиях представляет из себя сумму 24-, 12 и 8-часовых суточных биоритмов.

Уровень значимости для активности комплемента в норме во всех суточных биоритмах почти одинаков и составляет 73$, 76$ и 80$.

При иммунологическом воздействии уровень значимости для этого показателя в 12 и 24-часовой размерности возрастает, соответственно: до 81$ и 97$, а в 8-часовой размерности - снижается.

Для комплементсвязывающих антител (табл.25) в норме наиболее значимым биоритмом суточной размерности оказался 24-часовой ритм.

При иммунологическом воздействии для уровня антител в разные годы наблюдается различная значимость суточных биоритмов, так в 1975 году с наибольшей значимостью выявлялся 24-часовой ритм, в 1979 году наиболее значимым оказался 8-часовой ритм (табл.25).

б) Фаза суточных биоритмов

На основе данных таблиц 24 и 25 вычислено (суммарно) время появления максимумов и минимумов для суточных ритмов изучаемых показателей.