Введение к работе
Актуальность темы. До настоящего времени объективная интерпретация многих функциональных и структурных изменений клеточных органелл,включая и митохондрии,по электронно-микроскопическим изображениям остается спорной (Ыитюшин В. VL , .Ковырева Е. В. 1978; Баласявичус Р. а и др. 1985). Сложившиеся представления о структуре и функции митохондрий базируются на фундаментальных биофизических и электронно-микроскопических исследованиях,большая доля в которых принадлежит использованию описательных методов, причем все большее значение приобретают методы математической обработки электронно-микроскопических изображений ультраструктур клетки. Такая обработка позволила бы широко применись статистические приемы оценки изменений ультраструктур в практике электронно-микроскопических исследований. Однако это сдерживается отсутствием простых и удобных устройств и технических возможностей для проведения морфометрического анализа ультраструктур клеток. Применяемые же методы и аппаратура недостаточно совершенны для практического применения (Яновский К. А. ,1978).
В связи с этим разработка технических устройств для морфометрии электронно-микроскопических изображений с математическим анализом полученных данных, а также комплексное изучение морфо-функциональных свойств митохондрий являются актуальными задачами современной электронной микроскопии и цитологии.
Анализ данных литературы и проведенного патентного ис-
следования показывают,что несмотря на распространение метода морфометрии изображений ультраструктур с фотографий микро-обьектов, полученных с помощью электронного микроскопа, до настоящего времени не предложен эффективный способ получения статистической информации непосредственно с электронно-микроскопических изображений,не решены вопросы технического оснащения подобных исследований. В частности не выявлены возможности применения метода морфометрии при оценке морфо-фун-кциональных характеристик митохондрий.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлась разработка новых технических решений для модернизации электронных микроскопов и создание математической системы для оценки морфометрических характеристик органелл клетки, включая митохондрии.
Конкретными задачами работы являлись:
1. Техническая модернизация существующих систем
электронных микроскопов с целью оптимизации проведения мор
фометрических исследований ультраструктур клетки.
2. Разработка статистических методов оценки морфо-
функциональных характеристик митохондрий клеток эукариот.
-
Изучение качественных и количественных ультраструктурных изменений митохондрий печени и сердца у облученны> и необлученных животных с использованием морфометрическогс устройства собственной конструкции и статистических методов.
-
Разработка математического способа оценки морфо-функциональных свойств митохондрий на основе статистически) исследований для объективизации их изучения.
Научная новизна исследования. Предложенный вариант технической модернизции конструкции электронных микроскопо]
позволил значительно улучшить регистрацию и обработку морфо-метрической информации при изучении ультраструктур клетки.
Разработаны и апробированы морфометрическая приставка для электронных микроскопов и два типа масштабных систем для ультраструктурометрии, уточнено место введения этих систем в колонну электронного микроскопа. Выведена математическая формула для расчета этих Систем. Новизна этих предложений подтверждается 3 авторскими свидетельствами и решением Госкоми-зобретений СССР о целесообразности их патентования в США,ФРГ и Японии.
Теоретическая и практическая ценность работы. Достигнуто снижение числа промежуточных операций при выполнении морфо-метрического анализа ультраструктур клеток,значительно повышающее производительность труда.
Проведенный с помощью предложенных устройств и методик морфометрический анализ митохондрий интактных животных позволил установить,что полученные параметры соответствуют гамма-закону распределения плошадей митохондрий. В условиях локального и общего ионизирующего облучения организма происходит тем значительнее отклонение в выраженности морфометри-ческих признаков от данного типа распределения, чем больше доза облучения.
Показано, что характерной реакцией организма на экспериментальное лучевое воздействие является появление набора митохондрий больших размеров. В данных условиях это сопровождается снижением интенсивности окислительного фосфорилирования. Появление вслед за этим мелких митохондрий является отражением компенсаторно-восстановительной реакции на снижение энергетического потенциала клеток.
- б -
Установлено,что облучение приводит к увеличению размеров митохондрий,которое отражается в характере распределений. Эти изменения можно связать с их функциональной активностью, а сдвиги в распределениях - проявлением компенсаторно-приспособительных возможностей митохондрий. Полученные данные отражают закономерности изменения митохондрий,вызываемые лучевым поражением.
На основе произведенного экспериментального исследования предложены принципиально новый способ оценки морфо-функционального состояния популяции митохондрий при изучении их с помощью электронного микроскопа и использованием предложенного математического анализа.
Новизна предложенных технических решений и методических приемов подтверждается 6-ю заявками на изобретения, по четырем из которых к настоящему времени выданы авторские свидетельства и 8-ю рационализаторскими предложениями. Положительный эффект достигнутый от их внедрения подтвержден актами испытаний и внедрений в Центральном ордена Ленина институте Усовершенствования Врачей, во Всесоюзном Научно-исследовательском институте физической культуры и на Сумском заводе электронных микроскопов.
Заводские испытания показали,что введенные в конструкцию современных электронных микроскопов усовершенствования не влияют и не изменяют их основных технических характеристик.
Ввиду отсутствия данного технического решения в современных электронных микроскопах Госкомизобретений СССР в сентябре 1983 года вынес решение о целесообразности патентования наших изобретений в США, ФРГ и Японии.
Апробация работы. Основные результаты и выводы были до-
ложены и обсуждены на следующих конференциях: межлабораторной конференции и-та Биофизики МЗ СССР (Москва, 1974); IX Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Тбилиси, 1973); X Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Ташкент,1976); XII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Сумы, 1982); Координационном совещании стран членов СЭВ и СФРЮ по проблемам биофизики (Пущино,1975); 1-ой Всесоюзной конференции по статистическим свойствам микроструктур (Москва,1978); Конференции молодых ученых ЦОЛИУВ (Москва,1980); V-ом Всесоюзном симпозиуме по ультраструктуре растений (Кишинев,1983); VI-ом Всесоюзном симпозиуме по ультраструктуре растений (Чернигов,1988);заседании секции электронной микроскопии центрального правления научно-технического общества радиотехники,электроники и связи им. А. С. Попова (Москва,1983); I Всесоюзной конференции "Проблемы хронобиологии, хронопатологии,хронофармокологии и медицины'Ч Уфа,1985); конференции ЦНИЛ ЦОЛИУВ (Москва,1986); IV-ой научно-практической конференции "Морфометрия в диагностике болезней" (Москва,1986); 1-ом Всесоюзном симпозиуме: "Современные методы электронной микроскопии в биологии и медицине" (Звенигород, 1986); межлабораторном научном семинаре ИФГП Минприбора СССР И АН СССР (Москва,1987).
Публикации. По материалам диссертации получено 4 авторских свидетельства, 2 приоритетных номера на предполагаемие изобретения, опубликовано 28 статей и получено 8 удостоверений на рационализаторские предложения.
- о -
