CC BY
58
© НЕДЕЛЬКО Н.Ф. — 2011
ДИНАМИКА МЕДЛЕННОВОЛНОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НЕКОТОРЫХ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ
В РАННЕМ И ПОЗДНЕМ ПОСМЕРТНОМ ПЕРИОДЕ
Николай Фёдорович Неделько (Иркутский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И. В. Малов, кафедра судебной медицины с основами правоведения, зав. — д.м.н. проф. Ю. С. Исаев)
Резюме. В статье представлены результаты исследований посмертной динамики медленноволновой электрической активности (МВЭА) органов и тканей экспериментальных животных при черепно-мозговой травме. Посмертная динамика МВЭА органов и тканей имеет общую и специфическую закономерность. Общая закономерность заключается в том, что МВЭА резко снижается к 3-4 ч и к 24-36 ч, затем она также резко повышается к 48 ч, интенсивно падает к 60-72 ч и вновь возрастает к 96 ч. Специфическая закономерность состоит в различной степени выраженности периодов разобщения частоты и амплитуды, в течение которых они значительно отличаются друг от друга. Эти периоды строго индивидуальны для каждого органа и мышцы и обусловлены как внешними, так и внутренними факторами, влияющими на посмертный аутолиз.
Ключевые слова: медленноволновая электрическая активность, посмертная динамика, органы и ткани, черепномозговая травма.
DYNAMICS OF SLOWLY-WAVE ELECTRIC PROCESSES IN SOME ORGANS AND TISSUES IN EARLY AND LATE POST-MORTEM PERIOD
N.F. Nedelko (Irkutsk State Medical University)
Summary. The results of researches of postmortem dynamics of slowly-wave electric activity (SWEA) in organs and tissues of experimental animals in craniocereberal trauma have been presented.
Key words: slowly-wave electric activity, postmortem dynamics in organs and tissues, craniocereberal trauma.
Нашими исследованиями [5] было показано, что в органах и тканях зарегистрирован универсальный тип электрической активности — медленноволновая электрическая активность (МВЭА), которая является неотъемлемым свойством всего живого, связанным с биологической подвижностью клеток, внутриклеточных структур и межклеточных контактов, участвующих в регуляции жизненных процессов, которые эту клетку поддерживают.
Одной из наиболее важных и сложных проблем судебно-медицинской науки и экспертной практики является установление давности наступления смерти (ДНС). Для решения этой актуальной задачи используются самые разнообразные современные комплексные исследования. Между тем, многообразие и сложность процессов, развивающихся во всех иерархических уровнях (организм — система — орган — порцион — ткань — клетка — органелла — полимер — молекула), заставляют прийти к заключению, что подход к изучению этой проблемы должен быть направлен не только на исследование структурных изменений органов и тканей, но и на изучение функциональных системных и межсистемных взаимодействий гомеостатических механизмов в целостном организме, органе на уровне его отдельных клеток и клеточных систем, начиная с ранних сроков прекращения внешних проявлений жизненных функций — дыхания и кровообращения.
Известно, что смерть целостного организма не означает, что повсеместно наступила смерть: органы и ткани умирают разновременно. К известным словам К. Бернара: «Клетки живут вместе, но умирают в одиночку» можно добавить: «Органоиды клетки живут вместе, но умирают в одиночку». По-видимому, можно было бы пойти дальше и сказать, что смерть органоида представляет собой смерть некоторых функциональных ассоциаций молекул, смерть некоторых макромолекул [38]. Смерть клетки запаздывает по отношению к смерти организма, и время этого «запаздывания» неодинаково для различных органов и тканей.
На уровне клетки смерть — это прекращение ее функции в целом, а также прекращение функций ее органелл. На молекулярном уровне смерть — это прекращение взаимодействия молекул, их частичное разрушение в тех системах, которые обеспечивают жизнен-
но важные процессы в органеллах и в их структурных компонентах.
Не следует отождествлять понятия «смерть» и «некроз» клетки, потому что в понятие «смерть» входит процесс умирания клетки. Некроз же — это непосредственный результат смерти, который заканчивается не-кролизом, т.е. дезинтеграцией погибшей клетки, которая может быть аутолитической или гетеролитической [2].
Жизнь многих тканевых клеток продолжается в течение определенного промежутка времени, называемого посмертным периодом. Гибель организма и его распад представляет собой длительный и сложный процесс, характеризующийся неодинаковой продолжительностью для различных биологических структур. При этом определение продолжительности и последовательности событий, развивающихся в органах и тканях в посмертном периоде, может иметь большое значение для судебной медицины при решении вопроса о ДНС, а также для решения вопросов консервации органов и тканей, необходимых для отсроченной трансплантации.
Учитывая вышеизложенное, мы поставили перед собой цель — изучить динамику частоты и амплитуды МВЭА печени, почки, селезенки, сердца и скелетной мышцы в течение 4 суток после смерти.
Материалы и методы
Исследования проведены на 160 белых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г. Животным под эфирным наркозом черепно-мозговая травма (ЧМТ) наносилась тупым твердым металлическим предметом с ограниченной ударяющей поверхностью 2,5x2 см. В работе с животными соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинской Декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Médical Association Déclaration of Helsinki (1964, 2000 ред.). Смерть животных наступала практически сразу после короткого периода (30-60 с) и при очень небольшой кровопотере (3-5 мл). Агония длилась в течение 4-5 мин. После наступления смерти животных помещали в экранированную камеру при 18-22° C окружающего воздуха и относительной влажности 40-60%. После вскрытия грудной и брюшной полостей в органы и мышцы бедра вводились платиновые электроды, расстояние между
которыми было 5-7 мм. Усиление и регистрация МВЭА осуществляли на 4-х канальном энцефалографе ЭЭГП4-02 (полоса пропускания частот от 0, 5до 80 Гц, чувствительность 0,4 мм/мкВ) сразу после агонии (0 ч), через каждый час в течение 6 ч, а также через 12, 18, 24, 36, 48, 60, 72 и 96 ч после наступления смерти.
Полученный в результате исследования цифровой материал обрабатывали с использованием компьютерной программы Excel. Критерием статистической значимости получаемых результатов считали величину p<0,05.
Результаты и обсуждение
Графическая динамика МВЭА органов и тканей в зависимости от ДНС представлена на рисунках 1, 2, 3, 4 и 5.
Исследования показали, что в разных по своему структурно-функциональному назначению органах и тканях регистрировались сложные по своей конфигурации и близкие по амплитудно-частотным параметрам однотипные переменные медленноволновые электрические потенциалы.
Самые высокие показатели частоты /Гц/ после смерти /0 ч/ были зарегистрированы в почке и селезенке /0,63/, а затем в печени /0, 62/ и сердце /0,61/, самые низкие — в мышце /0,58/. Самые высокие показатели амплитуды /мкВ/ в этот же период были выявлены в селезенке /40, 46/, а затем в почке /37, 43/, в печени /37, 25/, самые низкие — в сердце /34, 37/ и мышце /30, 81/.
Динамика показателей частоты и амплитуды МВЭА в первые часы после смерти свидетельствует в основном о статически достоверном прогрессирующем снижении этих параметров (p<0,05), об их периодическом характере, имея выраженную тенденцию к резкому падению частоты в печени, почке, селезенке, сердце и мышце к 3-4 ч; амплитуды — в печени и мышце к 3 ч, в селезенке — к 3-4 ч. Динамика амплитуды в почке и сердце резко отличалась от последней других органов и мышцы. К концу первого часа после смерти она достоверно повышалась (p<0,05), затем в сердце к 3 ч, а в почке к 3-4 ч снижалась по сравнению с исходным уровнем (0 ч).
Начиная с 3-4 ч после смерти, в органах и тканях наблюдается статистически значимое снижение в колебательном режиме параметров МВЭА к 24-36 ч (p<0,05). При этом выявлены два пика повышения амплитуды в следующих интервалах: в почке и сердце — 4-5 и 12-18 ч; в селезенке и мышце — 3-5 и 12-18 ч; в печени — 3-5 и 6-12 ч. Для частоты эти пики соответствовали следующим интервалам: в почке, сердце, печени и селезенке — 1-2 и 4-5 ч; в мышце — 3-5 и 12-18 ч. Кроме того, в печени выявлен 3-й пик в интервале — 6-12 ч. Обращает на себя внимание совпадение временных интервалов частоты и амплитуды в мышце.
К 48 ч отмечается резкий подъем МВЭА, особенно амплитуды, показатели которой в некоторых случаях превышают или достигают исходных значений. В период 48-72 ч наблюдается существенное снижение параметров МВЭА (р < 0,01), сменяющееся тенденцией к некоторому повышению величин МВЭА к 96 ч.
В динамике МВЭА обращает на себя внимание в различной степени выраженности разнонаправленность ее параметров (повышение амплитуды — понижение частоты и наоборот, понижение амплитуды — повышение частоты) на следующих временных интервалах постмор-тального периода: в печени — между 0-1, 3-4 и 6-12 ч; в селезенке — между 1-2 и 3-4; в мышце — между 0-1 ч; в сердце — между 0-1, 1-2. 12-18 и 24-36 ч; в почке — между 0-1, 1-2, 2-3, 3-4, 12-18 и 24-36 ч. Однонаправленность (параллелизм) частоты и амплитуды были зафиксированы: в печени с 12 ч, в почке с 36 ч, в сердце с 18 ч, в мышце с 1 ч и в селезенке с 4 ч.
Начало умирания целостного организма животного обусловлено повреждающим фактором — ЧМТ, приводящим к прижизненному срыву гомеостатических
механизмов соответствующих систем (гемодинамиче-ский, температурный, метаболический, энергетический, физико-химический, клеточный, внутриклеточный, ионный гомеостаз, и т.д.). Наступление смерти явилось моментом многоступенчатой дезинтеграции целостного организма, его систем, ультраструктур клеток органов и тканей.
Если в живой клетке процессы синтеза и распада различных биополимеров находятся в состоянии динамического устойчивого неравновесия, то после гибели ее процессы синтеза затухают и с возрастающей скоростью идут деструктивные процессы, т.е. аутолиз характеризуется резким усилением процессов клеточного катаболизма и денатурации белков.
Протекающие в органах и тканях после смерти ауто-литические процессы обозначаются в широком смысле слова — как свойство биологических объектов разлагать гидролитическим путем собственные структуры разного уровня [21, 23. 24]. В частности, в основе посмертного аутолиза лежит распад надмолекулярных компонентов биополимеров, входящих в состав клетки [22].
Принимая во внимание рабочую схему динамики развития аутолитических процессов, обобщая доступные литературные и собственные данные [26], характер изменений частоты и амплитуды МВЭА органов и тканей в посмертном периоде, по-видимому, можно интерпретировать следующим образом.
На этапе начальных изменений (ранний период аутолиза — 0-6 ч) наблюдались следующие гистохимические, биохимические, биомеханические, биофизические, ультраструктурные и др. изменения органов и тканей.
Метаболические и энергетические процессы при аутолизе резко ингибируются, что обычно связывают с деградацией ультраструктур и угнетением активности ферментных систем, генерирующих АТФ и другие ма-кроэргические соединения. Характер таких изменений имеет определенную органную и тканевую специфичность [21, 23, 47].
Выключение процессов аэробного фосфорилирова-ния в органах приводит к прогрессирующему снижению высокоэнергетических соединений. Активность гликолиза угасает вследствие как снижения гликогена, так и подавления активности ферментов гликолиза накопившимися недоокисленными продуктами углеводного, жирового и белкового катаболизма. Снижение уровня макроэргов и дезэнергизация клеточных мембран сопровождается изменениями энергозависимого ионного транспорта; быстро снижаются все трансмембранные ионные градиенты. Развитие энергетического дефицита приводит к ингибированию всех процессов, требующих притока энергии, в том числе и процессов синтеза.
Торможение синтеза биополимеров и усиление процессов распада их результируется в снижении активности некоторых цитоплазматических, митохондриальных, микросомальных, протеолитических ферментов, содержания общего белка, ДНК и РНК, фосфолипидов и других важных соединений [1, 9, 12, 13, 14, 15, 18, 21, 23, 24, 25, 35, 36, 37, 41, 44, 45, 48].
Конформационная перестройка белка усугубляется изменением внутриклеточной среды (снижение pH, повышение осмотического и онкотического давления и др.). Мембраны реагируют на изменившиеся условия резким увеличением проницаемости. Создаются предпосылки к необратимому повреждению мембран (в первую очередь митохондрий) в реакциях перекисного окисления фосфолипидов и при активации мембранных фосфолипаз. За счет активации последних и других ферментов лизосомального матрикса наступает лаби-лизация мембран лизосом [47].
Известно, что интенсивность аутолиза в различных клетках и тканях зависит от концентрации в них гидролитических ферментов, а также от быстроты сдвига рН в кислую сторону. Изменение рН, по-видимому, является тем механизмом, посредством которого происходит постепенное активирование различных ферментных систем лизосом в аутолитический процесс. Повышение кислотности отражается на состоянии внутриклеточных белков, приводя их к денатурации. На ранних фазах денатурации, вероятно, интенсификация аутолиза происходит как за счет повышения «атакуемости» белков ферментами, так и в результате активности протеолитических ферментов [23, 24].
Уменьшение содержания белка и липидов в митохондриях печени сопровождается снижением интенсивности белковой флуоресценции и хемилюминесцен-ции [20, 25].
Электрический мембранный потенциал является той первичной формой энергии, которая вырабатыва-
ется генераторами, движущей силой — протонными и натриевыми насосами (В. П. Скулачев). Резкое снижение мембранного потенциала после полной ишемии к 90-120 мин, по-видимому, связано с нарушением метаболической активности и ионного баланса клеток печени. Через 24 ч полной ишемии наблюдался выраженный некроз, при этом мембранный потенциал клеток был равен 3-5 мВ [39].
Содержание гликогена в миокарде и печени наиболее интенсивно снижается в течение 2-6 ч после смерти. К концу 24 ч концентрация полисахарида существенно не изменяется. Быстрее разрушается гликоген в печени, чем в сердце [7].
Функциональная инактивация различных клеточных биополимеров, проявляющаяся в виде нарушения функционирования отдельных внутриклеточных структур и органелл, прекращения биосинтеза нуклеиновых кислот и белка, ингибирования системы репарации ДНК, денатурации белков и т.п., является одним из самых ранних, начальных этапов развития аутолиза [41].
Аутолиз захватывает все составные элементы митохондрий. Исчезают из митохондриального матрикса специфические плотные гранулы, что ставят в связь с дефицитом АТФ и нарушением окислительного фос-форилирования. Если учесть, что система дыхательных ферментов локализована в митохондриальных гребешках, то факты, свидетельствующие о деструкции внутренней мембраны митохондрий, объясняют причины нарушения сопряженности процессов генерирования энергии, транспорта веществ и биосинтезов.
В результате нарушения связей между внутриклеточными мембранами и рибосомами пространственная направленность транспорта продуктов биосинтеза к определенным «отсекам» цитоплазмы утрачивается.
В процессе аутолиза ультраструктура рибосом, пластинчатого комплекса и элементов цитоплазматической сети изменяется, что выражается в нарушении целостности мембран этих органелл [22].
В раннем периоде выявляются более выраженные изменения ультраструктуры клеток. При этом отмечаются некоторые различия в скорости аутолиза ультра-структурных образований клеток различных органов [26, 27].
Как мы уже отмечали ранее, на этом этапе происходит резкое снижение параметров МВЭА, что, на наш взгляд, является проявлением функциональной инактивации различных клеточных биополимеров, разобщения ультрамикроскопических связей и нарушения интегральных функций между клетками и их внутриклеточными структурами.
В наших исследованиях [30] была обнаружена корреляция между посмертными изменениями температуры органов и тканей с частотой и амплитудой МВЭА. Установлена практически функциональная связь. Следовательно, это констатирует наличие причинноследственных отношений между падением температуры, частотой и амплитудой в органах и тканях, что и следовало ожидать из термодинамических представлений о подобных процессах.
Ранее нами была высказана гипотеза о том, что МВЭА функционально связана с сократительными белками микротрубочек и микрофиламентов. В настоящее время считается общепризнанным тот факт, что последние являются универсальными клеточными структурами, присущими всем типам клеток. Универсальным источником энергетического обеспечения для этих органелл является АТФ [43, 49]. Учитывая, что в первые часы после смерти резко нарушаются энергетические процессы в органах, можно полагать, что значительное снижение параметров МВЭА в раннем периоде, по-видимому, связано с посмертной динамикой энергообеспечения и нарушением функций микротрубочек и микрофиламен-тов цитоскелетной системы клеток.
Одним из методов, позволяющих объективно оценить биомеханические свойства — напряженно-
деформированные состояния структур органов и тканей, является величина тканевого давления (ТД). Нами установлена хорошо коррелирующая связь между снижением параметров МВЭА органов и тканей к 3-4 ч и между падением величин ТД к 3-6 ч после смерти (р < 0,05) [31].
На этапе начальных изменений (поздний период аутолиза — 8-12-18 ч) и на этапе выраженных изменений (18-24-30-36 ч) деструктивные процессы в органах и тканях возрастают [26]. Функциональная активация клеточных биополимеров и структур сменяется или сопровождается их химической деградацией, т.е. разрушением химической структуры соединений, характеризующим выраженную картину и грубые необратимые изменения структур клетки [26, 27]. Интенсифицируются процессы клеточного катаболизма. Прогрессирует расщепление молекул ДНК, РНК, белков, полисахаридов и липидов. Усиливаются денатурационные изменения белков, что связано со сдвигами физико-коллоидного состояния последних [23, 29]. На ранних сроках (12-24 ч) и в ряде случаев через 48-72 ч скорость синтеза РНК и ДНК в мышце снижается, синтез белка практически прекращается полностью [32, 45, 46]. Следует подчеркнуть, что посмертное ингибирование синтеза нуклеиновых кислот протекает с гораздо большей скоростью в печени, чем в мышце [44].
В течение 24 ч деструктивные процессы прогрессируют, возникает дезагрегация нуклеопротеидов, ядра и разрыхление рибосом, распад белков и митохондрий. К концу 48 часов и в отдаленные сроки уменьшается содержание гликогена, протеогликанов, липидов, РНП, появляется очаговая фрагментация миофибрилл , плаз-молеммы, ядерной и митохондриальной мембран, вакуолизация цитоплазмы [27].
О степени распада белка после смерти можно судить по изменению уровня содержания свободных аминокислот в печени. По данным [40], через 24 ч отмечалось резкое увеличение 16 свободных аминокислот.
К 24 ч содержание АТФ практически полностью исчезает в миокарде и скелетной мышце [12, 14]. При 24 и 48 ч «переживании» печени происходит некоторое усиление гликолиза как в анаэробных, так и в аэробных условиях. В течение 48 ч резко угнетается окислительное фосфолирирование и снижается содержание пиро-виноградной кислоты [22].
Продолжает снижаться уровень содержания ДНК и РНК в печени, сердце и скелетной мышце к 24-36-48 ч [1, 10, 12, 13, 22, 23]. В большинстве приведенных случаев отмечается падение ферментативной активности в органах и тканях к 24-36-48 ч и иногда полное отсутствие ее к 36-48 ч после смерти [12, 22, 23, 25, 35-37].
При изучении изменения интенсивности хемилю-минесценции оказалось, что тенденция к снижению свечения наблюдается и через 24 ч после смерти, но интенсивность ее снижения наиболее выражена была в первые 6 ч [20].
Через 24 ч количество общих фосфолипидов в миокарде снижалось. Параллельно увеличивалась концентрация НЭЖК и особенно эфиров холестерина [11]. К 48 ч содержание фофолипидов и триглицеридов в ядрах, митохондриях, лизосомах и микросомах в печени уменьшалось при возрастании содержания СЖК. Фосфолипидный компонент лизосом подвергался гидролизу, в отличие от ядер и митохондрий, значительно позднее — к концу 48 ч [9]. Повреждение фосфоли-пидного компонента мембран, возможно, предшествует развитию протеолиза и является необходимым и важным звеном при общей аутолитической деградации митохондрий [41].
Все это в целом свидетельствует о необратимых повреждениях мембранных структур клеток, которые обусловлены образованием перекисей липидов. Последние, действуя на мембраны лизосом, вызывают увеличение их проницаемости и выход ферментов в цитоплазму, в результате чего к перекисному (пусковому) механизму
развития аутолиза присоединяется лизосомальный.
В период 8-12 ч были выявлены более глубокие уль-траструктурные изменения, которые характеризовались почти полным расплавлением мембран органелл, дисагрегацией лизосом. В интервале 12-18 ч наблюдалось: разрушение цитомембран, распад нуклеолеммы. К 18-30 ч отмечалось: частичный или полный распад ядра цитоплазмы, цитолизис, аморфный детрит. К 36 ч внутренняя структура клеток не определялась. На этапе поздних изменений (более 36 ч) был выявлен цитока-риолизис [26].
Исследованиями [38, 41] было показано значение двух факторов — состояния мембраны лизосом и существенных изменений, претерпеваемых ферментами, заключенными в лизосомах. Регулирующая функция мембраны их, осуществляемая при жизни, с наступлением смерти прекращается. Происходит активация ферментов. Ферментативные компоненты лизосом начинают действовать только после распада самих структур или после разрыва их мембран.
Большинство внутриклеточных структур содержат свои собственные гидролитические ферментативные системы, часть из которых активно участвует в нормальных метаболических процессах клетки, а часть других гидролаз, связанных со структурами клеток, находится в латентной, неактивной форме. Во-вторых, при аутолизе имеется определенная последовательность и координация действий структурированных (связанных с внутриклеточными структурами) и лизосомальных гидро-лаз в процессах посмертной деструкции клеток [41].
Согласно данным [6, 41, 45, 46], структурированные гидролазы участвуют в посмертном периоде на самых ранних этапах развития аутолиза, как бы взрывая клетку и ее структуры и обеспечивая, таким образом, благоприятные условия для дальнейшего разрушительного действия как лизосомальных гидролаз, так и собственной протеолитической системы митохондрий.
После смерти в органах и тканях происходит поэтапная дезинтеграция ультраструктур клеток и связанных с ними ферментов.
В интервале 8-12 ч края хроматиновых скоплений становятся нечеткими, хроматин теряет фибрилляр-ность за счет фрагментации фибрилл и к концу 24 ч почти полностью разрушается. Через 8 ч ядрышко перестает идентифицироваться. Ядерная оболочка довольно долго сохраняет обычное строение и только через 8-12 ч появляются неровности контуров обоих ее слоев, нечеткость контуров наружного слоя. Такой же вид она сохраняет к концу 24 ч после смерти. Мембранные компоненты митохондрий более устойчивы. Через 8-12 ч большинство их полностью разрушаются. Через 24 ч митохондрии, как правило, не идентифицируются. Мембранные структуры эндоплазматической сети и рибосом к концу 24 ч повсеместно распадаются. Мембраны агранулярной сети разрушаются значительно быстрее, чем мембраны гранулярной сети. Через 8-13 ч рибосомы перестают идентифицироваться [23, 24].
Лизосомы являются весьма стойкими реактивными структурами клетки и относительно поздно изменяются после смерти. Так, (ШЬз, В1аск) не могли выявить изменений в структуре лизосом клеток миокарда в течение 10 ч. Аналогичные данные были получены [42] при исследовании печени в течение 7 ч. По данным [3], вплоть до 16 ч отмечалось наличие неразрушенных лизосом в печени. Как отмечают [8], лизосомы относительно поздно разрушаются, спустя 24-40 ч после смерти.
Мембраны и микроворсинки пластинчатого комплекса и плазмолеммы к концу 24 ч, как правило, разрушаются, в то время как миелоподобные структуры сохраняются. Через 12-24 ч в цитоплазматическом матриксе наблюдается формирование множества своеобразных включений [23].
Совершено противоположные данные относительно ультраструктурных изменений органелл клеток приводит [19]. Спустя 24 ч типичная ультраструктура митохон-
дрий еще сохраняется. Через 36 ч после смерти органеллы не исчезают полностью; и лишь спустя 48 ч различить их становится трудно. Агранулярная эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс не так стабильны, как митохондрии. Плазмолемма оказалась менее стабильной. Ядерная мембрана в противоположность базальной не разрушается в течение нескольких дней.
Указанные выше ультраструктурные изменения свидетельствуют о том, что после смерти первыми начинают разрушаться клеточные мембраны, мембраны митохондрий, пластинчатого комплекса и агрануляр-ной сети. В то же время гранулярная сеть сохраняется в течение нескольких дней.
Относительно роли лизосом в возникновении необратимых изменений в клетке при аутолизе можно судить по изменениям активности их маркерных ферментов. При этом следует подчеркнуть, что кислая фос-фотаза лучше сохраняет свою активность по сравнению с кислыми нуклеазами и катепсинами [36]. Степень высвобождения различных катепсинов из лизосом неодинакова [34].
Катепсины и кислая фосфотаза играют главную роль в процессе аутолиза. Катепсины быстро расщепляют белки за счет разрыва в них пептидных связей с последующим разрушением белковых молекул при гидролизе. Кислая фосфотаза относится к неспецифическим ферментам. В миокарде установлено довольно высокое ее содержание, в скелетной мышце — относительно меньшее.
Установлено увеличение уровня активности кислой фосфотазы в миокарде и скелетной мышце в периоде 6-12 и 24-48 ч. Активность катепсинов возрастала в миокарде и мышце к 12-18 ч соответственно. В почке активость этих ферментов увеличивалась к 12 и 24 ч. В печени активность кислой фосфотази возрастала к 24 ч. Динамика активности этих ферментов в селезенке имела возрастающий характер к 36 и 48 ч [16, 17, 25].
Некоторое повышение амплитуды в печени, почке, сердце и скелетной мышце в интервале 0-1 ч после смерти, как нам представляется, связано с адаптивными реакциями, направленными на сохранение энергетического баланса клеточной системы и ее жизненно важных центров.
Как мы уже отмечали выше, начиная с 3-4 ч на фоне снижения МВЭА к 24-36 ч была выявлена однонаправленность и разнонаправленность в динамике частоты и амплитуды органов и тканей. Непрерывное чередование повышения и снижения параметров МВЭА, по-видимому, может быть связано со следующими факторами: со структурно-функциональными особенностями органов и тканей; с различной скоростью разрушения различных органелл в одной и той же клетке; с различной степенью функциональной инактивации и химической деградации различных клеточных биополимеров на разных этапах посмертного аутолиза; с различным исходным функциональным состоянием клетки и внутриклеточных структур; с нарастающим ацидозом; с избирательной функцией лизосом, различной степенью высвобождения и неодинаковой стабильностью их.
Все это в целом позволяет заключить, что волнообразное снижение параметров МВЭА в интервалах (0-6 ч и 24-36 ч) обусловлено структурно-функциональной
дискретностью и перемежающейся активностью функционирующих структур аутолитических процессов, что подтверждается «принципом поликомпонентного распада» клеток и их внутриклеточных органелл.
На этапе поздних аутолитических изменений (более 36-72 ч) в организме, вероятно, полностью прекращается влияние прижизненных регуляторных процессов, связанных с поддержанием гомеостаза [10]. В этот период происходит прогрессирующее однонаправленное возрастание параметров МВЭА к 48 ч. При этом скорость приращения амплитуды превосходит скорость нарастания частоты. Затем к 60-72 ч происходит резкое однонаправленное снижение МВЭА.
Резкий подъем МВЭА, особенно амплитуды, к 48 ч, иногда превышающий исходные значения, совпадает со сменой определенной последовательности и координации действий структурированных гидролаз лизосом и ферментов митохондрий, о чем было указано выше. Это объясняется также полным разрушением лизосомаль-ных мембран, «массированным» высвобождением ферментов из лизосом и воздействием их на специфические субстраты. В этом же интервале (20-48 ч) наблюдается нарастание электробиолюминесценции в инфракрасной области спектра [4].
В период 72-96 ч вновь отмечается повышение параметров МВЭА, особенно амплитуды. По мере распада белков реакция изменяется по нейтральной, а затем становится щелочной. Однако это обычно происходит уже тогда, когда аутолиз прекращается и развиваются гнилостные процессы. В поздние сроки (период глубокого распада) различные клеточные структуры становятся инертными и перемещение ионов происходит только по чисто физическим законам.
Таким образом, проведенные исследования с использованием электрофизиологического метода свидетельствуют о том, что в органах и тканях экспериментальных животных при ЧМТ с прижизненным срывом различным гомеостатических систем и в зависимости от ДНС выявлены выраженные изменения частоты и амплитуды МВЭА. Последняя, по-видимому, является интегральным функциональным показателем различных форм клеточной, внутриклеточной структурной подвижности и межклеточных взаимоотношений, отображающих метаболические и катаболические процессы на следующих последовательно протекающих фазах: «живая — мертвая — распадающаяся клетка».
Посмертная динамика МВЭА органов и тканей имеет общую и специфическую закономерность. Общая закономерность заключается в том, что МВЭА резко снижается к 3-4 ч и к 24-36 ч, затем она также резко повышается к 48 ч, интенсивно падает к 60-72 ч и вновь возрастает к 96 ч. Специфическая закономерность состоит в различной степени выраженности периодов разобщения частоты и амплитуды, в течение которых они значительно отличаются друг от друга. Эти периоды строго индивидуальны для каждого органа и мышцы и обусловлены как внешними, так и внутренними факторами, влияющими на посмертный аутолиз.
Полученные данные свидетельствуют о целесообразности использования данного метода на секционном материале с целью разработки экспертных критериев ДНС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г.. Витер В.ИГордон Э.С. Динамика содержания ядерной ДНК в печени, скелетной и сердечной мышцах крысы в постмортальном периоде /микроспектрофо-тометрическое исследование/ // Бюлл. эксперим. биологии и медицины. — 1979. — №6. — С. 620-622.
2. Авцын А.П.. Шахламов В.А. Ультраструктурные основы патологии клетки. — М.: Медицина, 1979. — 320 с.
3. Аленичева Т.В. Изучение активности лизосомных ферментов при ишемии и регенерации печени.-Автореф. канд. дисс. — М.,1969. — 20 с.
4. Баскаков В.Г. Метод спектроскопии электробиолюминесценции как звено комплексных биофизических исследований давности наступления смерти // Вопросы суд.-мед. экспертизы и криминалистики. — Горький, 1977. — №6. — С.65-68.
5. Бутуханов В.В.. Неделько Н.Ф. Медленноволновые электрические процессы и спонтанные ритмические движения как основа жизнедеятельности органов и тканей // Сибирский медицинский журнал. — 2006. — №3. — С.28-32.
6. Володина Т.В.. Козельцев В.Л. Внутримитохондриальная
протеолитическая активность печени крыс // Биохимия, 1978. — в.10. — С.1816-1822.
7. Волченко К.Л., Свирская Н.В. Посмертные изменения в содержании гликогена в тканях // Арх.пат. — 1971. — в.1. — С.57-61.
8. Втюрин Б.В., Орлов Г.Н. Некоторые вопросы функциональной морфологии лизосом // Арх.пат. — 1971. — №4. — С.8-17.
9. Голубев В.П., Козельиев В.Л., Грибанов Г.А. Биодеградация липидов ультраструктур клеток печени крыс при аутолизе // Вопр. мед. химии. — 1987. — в.6. — С.114-118.
10. Гордон Э.С. Определение давности наступления смерти по данным комплексного гистологического и микроспектро-фотометрического исследования скелетной мышцы, миокарда и печени трупа: Автореф. дисс... канд. мед. наук. — М., 1978. — 24с.
11. Грибанов Г.А., Сергеев С.А. Липиды миокарда крыс при аутолизе // Вопр. мед. химии. — 1983. — в.4. — С.33-36.
12. Жаров В.В. Комплексная судебно-медицинская диагностика давности наступления смерти. — М., 1997. — 52с.
13. Жаров В.В., Мирошник Г.М. К вопросу об изменениях ДНК и РНК в миокарде и скелетных мышцах белых крыс в зависимости от давности наступления смерти // Суд.-мед. эксперт. — 1975. — №2. — С.29-31.
14. Жаров В.В. Динамика АТФ в миокарде и скелетных мышцах как показатель срока наступления смерти // Суд.-мед. эксперт. — 1978. — №1. — С.14-17.
15. Жаров В.В., Ковальская Н.И., Куздыбаев А.С. Гистохимическое определение активности некоторых дегидрогеназ в сердце в зависимости от давности наступления смерти // Суд.-мед.эксперт. — 1976. — №4. — С.14-16.
16. Жаров В.В., Мельникова Г.М. Изменение активности кислой фосфотазы в миокарде и скелетных мышцах как признак давности наступления смерти // Суд.-мед.эксперт. — 1986. — №3. — С.11-14.
17. Жаров В.В., Мельникова Г.М. Активность катепсинов в миокарде и скелетных мышцах как признак давности наступления смерти // Суд.-мед.эксперт. — 1989. — №3. — С.38-40.
18. Жаров В.В., Мирошник Г.М. Изменение активности сук-цинат и глютамат дегидрогеназы в миокарде крыс в зависимости от давности наступления смерти // Суд.-мед.эксперт. — 1972. — №1. — С.24-26.
19. Ито С. Ультраструктура и функция клетки.-Изд-во «Мир». — М., 1965. — С.78-84.
20. Кебедмагомедова Х.А., Мельников Ю.Л., Владимиров Ю.А. Хемилюминесценция, сопряженная с образованием липидных перекисей в биологических мембранах // Биофизика. — 1970. — в.6. — С.1022-1028.
21. Лопухин Ю.М., Коган Э.М. Критерии жизнеспособности органов и тканей перед трансплантацией. — М., 1975. — 280 с.
22. Лопухин Ю.М., Коган Э.М., Караганов Я.Л. Ультраструктурные основы жизнеспособности печени, почек и сердца. — М.,1977. — 256 с.
23. Лушников Е.Ф., Шапиро Н.А. Аутолиз. Морфология и механизмы развития. — М., 1974. — 200 с.
24. Лушников Е.Ф., Загребин В.М. Некроз. Аутолиз. — М., 1981. — 163 с.
25. Мельников Ю.Л., Жаров В.В. Судебно-медицинское определение времени наступления смерти. — М., 1978. — 168 с.
26. Митин К.С., Мельников Ю.Л., Березовский М.Е. и др. Изменения ультраструктуры почки и легкого в динамике аутолиза как показатель давности наступления смерти // Суд.-мед.эксперт. — 1986. — №3. — С.8-11.
27. Михайлов И.Н., Ребров Л.Б., Козельиев В.Л. и др. Морфобиохимическая характеристика процесса аутолиза.-Всесоюзн. съезд анатомов, гистологов и эмбриологов. 9-й. — Минск, 1981. — С.269.
28. Мульдияров П.Я. Лизосомы и повреждение кардиомио-цитов. — Патологическая анатомия тканевого метаболизма при сосудистых нарушениях. — М., 1978. — в.1. — С.87-91.
29. Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов. — М.: Медицина, 1985. — 432 с.
30. Неделько Н.Ф., Бутуханов В.В. Медленноволновая электическая активность органов и тканей в зависимости от давности наступления смерти // Вопросы суд.мед. танатологии. — Харьков, 1983. — С.101-107.
31. Неделько Н.Ф., Лебединский В.Ю., Кирилюк А.В. Посмертная диагностика величины тканевого давления органов и тканей при черепно-мозговой травме // Актуальные вопросы суд. мед. экспертизы. — Тула, 1991. — С.97-101.
32. Никитина З.К., Шишкин С.С., Дебов С.С. Деградация транспортных РНК из скелетных мышц в процессе аутолиза. — Вопр.мед.химии. — 1976. — в.6. — С.819-825.
33. Оксман Т.М., Сабурова Л.М., Селиванова Л.П. Способность к сократимости ишемизированной мышцы. // Структурные основы и регуляция биологической подвижности. — М., 1980. — С.341-347.
34. Павловский П.Е., Симбирева Е.И. Катепсины лизосом и характер протеолиза в говяжьих мышцах // Прикладная биохимия и микробиология. — 1975. — в.3. — С.414-417.
35. Покровский А.А., Арчаков А.И., Бурмантова Н.И. Изменения активности ферментов эндоплазматической сети в печени крыс при эшемии // Цитология. — 1968. — №11. — С.1473-1477.
36. Покровский А.А., Арчаков А.И., Аленичева ТВ. Изменение активности лизосомных ферментов при ишемии печени // Цитология. — 1968. — №11. — С.1467-1472.
37. Покровский А.А., Арчаков А.И., Мухамбетова Л.Х. Изменение активности митихондриальных ферментов при экспериментальной эшемии печени // Цитология. — 1969. — №1. — С.121-125.
38. Поликар А.А., Бесси М. Элементы патологии клетки. — Мир, М.: 1970. — 348с.
39. Радкевич Л.А. Мембранный потенциал клеток печени при некоторых вариантах гемодинамики // Физиол. ж. СССР. — 1980. — №10. — С.1566-1570.
40. Рассолова Н.П., Ревич Г.Г. Содержание свободных аминокислот в печеночном гомогенате как диагностический тест в судебно-медицинской экспертизе. — Современные лабораторные методы суд. мед. экспертизы. — М., 1972. — С. 110-111.
41. Ребров Л.Б., Козельцев В.Л., Шишкин С.С. и др. Некоторые энзиматические аспекты посмертного аутолиза // Вестник АМН СССР — 1983. — №10. — С.82-89.
42. Саркисов Д.С., Втюрин Б.В. Электронная микроскопия деструктивных и регенераторных внутриклеточных процессов. — Изд-во «Медицина». — М.,1967. — 224 с.
43. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. — М.: БИНОМ — Пресс, 2003. — 272 с.
44. Фоменко П.И., Ребров Л.Б. Изучение посмертного ингибирования синтеза РНК в печени и скелетных мышцах крыс. — Вопр.мед.химии. — 1979. — в.4. — С.408-413.
45. Фоменко П.И., Ребров Л.Б. Синтез и распад нуклеиновых кислот мышечной ткани крыс в посмертный период. — Всесоюзн. конф. по биохимии мышц. 3-я. — М., 1978. — С.184-185.
46. Шишкин С.С., Никитина З.К. Изучение посмертного распада РНК скелетных мышц // Вопр. мед. химии. — 1977. —
в.3. — С.346-351.
47. Шумаков В.И., Штенгольд Е.Ш., Онищенко Н.А. Консервация органов. — М., 1975. — 181 с.
48. Шумаков В.И., Онищенко Н.А., Кирпатовский В.И. Фармокологическая защита трансплантанта. — М.: Медицина, 1983. — 232 с.
49. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. — М.: Изд-во НИИ биомедицинской химии РАМН, 1999. — 372 с.
Информация об авторах: 664003, Иркутск, ул. Красного Восстания, 1, ИГМУ, кафедра судебной медицины Неделько Николай Федорович — доцент, к.м.н.
