CC BY
24
УДК 591.1:597.8
Ключевые слова: микробиоробот, мерцательный эпителий, мукоцилиарный транспорт, пищевод, соляная кислота, фосфорная кислота, уксусная кислота, электромагнитная стимуляция
Key words: microbiorobot, ciliate epithelium, mucosilia transport, esophagus, hydrochloric acid, phosphoric acid, acetic acid, electromagnetic stimulation
Нехороший А. А., Буриков А. А.
МЕРЦАТЕЛЬНЫЙ ЭПИТЕЛИЙ - ОСНОВА ДЛЯ БУДУЩЕГО ВЕТЕРИНАРНОГО МИКРОБИОРОБОТОСТРОЕНИЯ
CILIATE EPITHELIUM - THE FOUNDATION FOR THE FUTURE VETERINARYMICROBIOROBOTICS INDUSTRY
ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» Адрес: 344006, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, д. 105/42
Southern Federal University. Address: 344006, Russia, Rostov-on-Don, Bol'shaya Sadovaya str., 105/42
Нехороший Андрей Александрович, ассистент кафедры общей биологии
Nekhoroshiy Andrey A., Assistant of the Dept. of General Biology Буриков Алексей Алексеевич, д. б. н., проф., зав. кафедрой общей биологии
Burikov Aleksey A., Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Dept. of General Biology
Аннотация. В работе исследовано влияние соляной, фосфорной и уксусной кислот различных концентраций, а также электромагнитного излучения на активность мукоцилиарного транспорта (МЦТ) пищевода лягушки озерной. Проведенные исследования свидетельствуют о возможности управления, а следовательно применения мерцательной активности в микробиоробототехнике.
Summary. The study covers the effect of hydrochloric, phosphoric and acetic acids of different concentrations as well as electromagnetic stimulation on the activity ofmucosilia transport of esophagus in Rana ridibunda. The studies indicate the control capability and therefore the applicability of the ciliary activity in the microbiorobots industry.
Введение
Современные ветеринарные науки используют все более совершенные и точные методы профилактики, диагностики и лечения различных заболеваний и патологий разнообразных представителей животного мира. При этом используются самые передовые технологии, от сложных аналитико-ла-бораторных до протезирования и имплантации. В области современной робототехники на сегодняшний день стоит вопрос о создании микробиороботов, которые будут использоваться в медицине и ветеринарии, на основании того, что живые биологические системы обладают сложными и уникальными способностями и взаимодействуют с окружающей средой, что может быть успешно использовано в исследовании не только внешней, но и внутренней среды. Основная идея управляемых биотехнических систем заключается в том, чтобы с помощью технических устройств системы управления воздействовать на «управляющее устройство» биологического объекта, вызывая необходи-
мое поведение, и корректировать это поведение на основе информации о текущем состоянии биообъекта.
Впервые мысль о применении микроскопических устройств в медицине была высказана в 1959 году Р. Фейнманом в своей знаменитой лекции «Там внизу - много места» [8]. Применение нанотехнологий и биоробототехники в настоящее время находится на начальной стадии: в клиниках это пока не применяется, речь, в первую очередь, идет о лабораторных экспериментах. Основная цель современных нанотехнологий - создание «нанороботов-лекарей», которые путешествуют по организму, проходят через все барьеры и доставляют к клеткам лекарственную субстанцию, а также устройства для манипуляций над клетками и молекулами [1]. Среди них могут быть и «наноро-боты-чистильщики». Но это в перспективе. Сегодняшний же уровень - это доставка лекарственных и диагностических субстанций в наноконтейнерах в нужное место [9]. В настоящее время целый ряд групп ученых
во всем мире работает над созданием микроустройств, которые могли бы работать внутри живого организма. Такие устройства могут быть стационарно закрепленными в тканях, перемещаться пассивно - например, вдоль желудочно-кишечного тракта - или активно. В последнем случае они могут «ползти» по поверхностям внутренних полостей человеческого организма, плавать во внутренних жидкостях или даже «пробуравливать» себе ходы в тканях.
Очень важным направлением при создании микробиороботов является поиск подходящих объектов, которые будут использованы в качестве микробиодвигателей. Нами рассматривается возможность использования основных параметров активности мерцательного эпителия пищевода лягушки озерной (Rana ridibunda, Pallas, 1771) с целью возможного применения в качестве основы для создания микродвигателей микробиороботов. Реснички мерцательных клеток, а также слизь, секретируемая бокаловидными клетками, создают мукоцилиарную транспортную систему [6].
У многоклеточных животных мерцательное движение используется для обслуживания разнообразных функций организма. Реснички эпителия ротоглоточной полости и пищевода у лягушек прогоняют слизь и пищевые комки в сторону желудка. Респираторный эпителий у млекопитающих и человека обеспечивает очистку воздухоносных путей от инородных частиц. Реснички необходимы для обеспечения нормальной циркуляции жидкости в теле некоторых аннелид. У лягушек спинномозговая жидкость циркулирует за счет активности мерцательного эпителия, выстилающего желудочки мозга. Реснички могут выполнять сенсорную функцию. Например, реснички мерцательного эпителия слуховой трубы в ухе млекопитающих являются важной частью механизма восприятия звука. У двустворчатых моллюсков -это высокоспециализированный механосен-сорный орган, воспринимающий механические колебания в водной среде в широком диапазоне частот [5, 7].
Для исследования особенностей функционирования мукоцилиарной транспортной си-
стемы в качестве модели используют трахеи быка, лошади, кошки, собаки [4], но наиболее доступными остаются небо или пищевод лягушки, которые помещают в определенные условия, обеспечивающие и поддерживающие активность реснитчатого (мерцательного) эпителия, т. к. в физиологическом растворе изолированный мерцательный эпителий может сохранять функционирование в течение нескольких дней.
В связи с этим целью нашей работы явилось изучение показателей активности муко-цилиарной транспортной системы пищевода лягушки озерной при некоторых химических и электромагнитных воздействиях для оценки возможного управления мерцательной активности.
Материалы и методы
В эксперименте использовались лягушки озерные (Rana ridibunda, Pallas, 1771) обоего пола в возрасте 2-3 лет массой 100-200 грамм. Озерные лягушки [3] отлавливались в реке Дон, в окрестностях города Ростова-на-Дону.
Исследование включало два последовательных этапа. На первом этапе оценивалось влияние кислот (соляной, фосфорной, уксусной) различных концентраций (0,005, 0,05 и 0,1 %) на скорость мукоцилиарного транспорта испытуемых животных. На втором этапе производилось изучение влияния электромагнитной стимуляции (1, 5, 10, 15 Гц) на скорость мукоцилиарного транспорта экспериментальных животных до и после предварительных химических стимуляций.
Животные, содержащиеся в условиях вивария при температуре 20-25 °С в ваннах с дехлорированной водопроводной водой, были разделены на 5 групп: 1) интактные животные, чей мерцательный эпителий пищевода не подвергался химической и электромагнитной стимуляции (ЭМС) (контроль); 2) животные, мерцательный эпителий пищевода которых подвергался ЭМС с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц; 3) животные, мерцательный эпителий которых подвергался воздействию соляной кислотой (СК) с концентрациями 0,005, 0,05 и 0,1 %, а также ЭМС с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц; 4) животные, мерца-
тельный эпителий пищевода которых был подвержен действию фосфорной кислотой (ФК) с концентрациями 0,005, 0,05 и 0,1 %, а также ЭМС с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц; 5) животные, чей мерцательный эпителий подвергался действию уксусной кислотой (УК) с концентрациями 0,005, 0,05 и 0,1 %, а также ЭМС с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц.
Проводили обездвиживание подопытных животных стандартным бескровным методом [5], а затем осуществляли вскрытие с брюшной стороны. Вырезали фрагмент ро-тоглоточной полости, пищевод и часть желудка, который затем распластывали и укрепляли в таком положении на фиксирующем стеклянном столике. Таким образом получали препарат денервированного пищевода с плоским мерцательным полем.
Химическую стимуляцию осуществляли соляной, фосфорной и уксусной кислотами (с концентрациями - 0,005, 0,05 и 0,1%). Дозатором («Дигитал», Россия) наносили по 1 мкл соответствующей кислоты на поверхность мерцательного поля в участке перехода фрагмента ротоглотки в пищевод. Время экспозиции составляло 20 секунд. После химической обработки фрагменты пищевода подвергали электромагнитной стимуляции (с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц). Электромагнитную стимуляцию осуществляли с помощью стимулятора («Нейро-МС», Россия), который предназначен для генерации электромагнитных импульсов высокой интенсивности. Необходимо уточнить, что мерцательный эпителий подвергали электромагнитной стимуляции на расстоянии 20 см от поверхности мерцательного поля. Длительность серии импульсов - 5 секунд. Продолжительность паузы между соседними сериями стимулов - 5 секунд. Длительность одного сеанса стимуляции - 20 секунд. Через 20 секунд после проведения соответствующих стимуляций оценивали двигательную активность мукоцилиарного транспорта мерцательного эпителия по скорости движения графитовой пыли (общим весом 0,1 мг) по поверхности мерцательного поля. Пройденное расстояние определяли с помощью окуляр-микрометра. Полученные величины скорости мукоцили-арного транспорта пищевода лягушки вы-
ражали в миллиметрах пути, пройденного графитовой пылью в одну секунду. Производили регистрацию особенностей влияния химических факторов и электромагнитной стимуляции на скорость мукоцилиарной транспортной системы при помощи видеосъемки со скоростью 30 кадров в секунду.
Изучение активности мукоцилиарного транспорта мерцательного эпителия проводилось с использованием методики фототелевизионной микроскопии (*40). Регистрация движения производилась с помощью микроскопа стереоскопического панкрати-ческого (МСП-1) с тринокулярной насадкой, в вертикальный тубус которой был установлен адаптер для проекции изображения на фотовидеокамеру (Canon). Видеоролики сохраняли через плату ввода на жестком диске персонального компьютера (Acer). Видеоизображения предварительно редактировали с помощью программы Virtual Dub 1.8.0. Анализ производили визуально, а также с помощью фотометрической программы Image J на компьютере. Программа Image J позволяет просматривать всю запись, проводить покадровый просмотр, а также произвести измерение пройденного графитовой пылью расстояния, представленного в видеофрагменте.
Достоверность различий между опытными и контрольными группами оценивали по t-критерию Стьюдента после проверки распределения на нормальность.
Результаты исследования
В ходе исследования было установлено, что под влиянием ЭМС с частотой 1 Гц скорость мукоцилиарного транспорта на 79 % выше контрольного значения (табл. 1).
ЭМС с частотой 5 Гц ведет к тому, что скорость мукоцилиарной системы увеличивается на 144 % относительно уровня нормы. ЭМС с частотой 10 Гц увеличивает скорость мукоцилиарного транспорта на 217 % по отношению к контрольному показателю. ЭМС (15 Гц) увеличивает скорость мукоцилиарно-го транспорта на 308 % относительно нормы.
Установлено, что под действием 0,005%-й СК скорость МЦТ выше уровня контроля на 100 % (табл. 2).
Таблица 1.
Влияние электромагнитной стимуляции (ЭМС) с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц на скорость мукоцилиарной транспортной системы пищевода
лягушки озерной (М±т, п = 20)
Условия эксперимента Скорость, мм/сек
Контроль (без стимуляции) 0,075±0,007
ЭМС 1 Гц 0,13±0,010*
ЭМС 5 Гц 0,18±0,007*
ЭМС 10 Гц 0,24±0,010*
ЭМС 15 Гц 0,30±0,012*
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с контролем (р1 < 0,05-0,001).
Таблица 2.
Влияние 0,005, 0,05 и 0,1 % растворов соляной кислоты (СК), а также электромагнитной стимуляции (ЭМС) с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц на скорость мукоцилиарной транспортной системы пищевода лягушки озерной (М±т, п = 20)
Условия эксперимента Скорость, мм/сек
Контроль (без стимуляции) 0,075±0,007
0,005 % СК 0,15±0,012*
0,005 % СК + ЭМС 1 Гц 0,23±0,014***
0,005 % СК + ЭМС 5 Гц 0,31±0,016***
0,005 % СК + ЭМС 10 Гц 0,38±0,018***
0,005 % СК + ЭМС 15 Гц 0,45±0,018***
0,05 % СК 0,12±0,009*
0,05 % СК + ЭМС 1 Гц 0,19±0,010****
0,05 % СК + ЭМС 5 Гц 0,26±0,011****
0,05 % СК + ЭМС 10 Гц 0,33±0,012****
0,05 % СК + ЭМС 15 Гц 0,41±0,013****
0,1 % СК 0,007±0,002*
0,1 % СК + ЭМС 1 Гц 0,009±0,003*
0,1 % СК + ЭМС 5 Гц 0,013±0,003*
0,1 % СК + ЭМС 10 Гц 0,021±0,004*****
0,1 % СК + ЭМС 15 Гц 0,032±0,005*****
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с контролем (р1 < 0,05-0,001); ** - достоверность различий по сравнению с 0,005 % СК (р2 < 0,05-0,001); *** - достоверность различий по сравнению с 0,05 % СК (р2 < 0,05-0,001); **** - достоверность различий по сравнению с 0,1 % СК (р2 < 0,05-0,001).
Возрастание скорости происходит при действии 0,005%-й СК в сочетании с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 204 % относительно контроля и на 52 % по сравнению с 0,005%-й СК), 5 Гц (на 309 % по отношению к контролю и на 104 % относительно 0,005%-й СК), 10 Гц (на 406 % по сравнению с контролем и на 153 % относительно 0,005%-й СК), 15 Гц (на 507 % по сравнению с нормой и на 204 % по отношению к 0,005%-й СК).
СК с концентрацией 0,05 % увеличивает скорость МЦТ на 66 % относительно контрольной величины (табл. 2).
Также показано, что происходит повышение скорости МЦТ под воздействием 0,05%-й СК совместно с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 149 % относительно контроля и на 50 % по сравнению с 0,05%-й СК), 5 Гц (на 242 % относительно контрольного значения и на 106 % по сравнению с 0,05%-й СК), 10 Гц (на 346 %
относительно контроля и на 168 % по отношению к 0,05%-й СК), 15 Гц (на 448 % по отношению к контрольной величине и на 230 % по сравнению с 0,05%-й СК).
Отмечено, что 0,1%-я СК снижает скорость МЦТ на 90 % относительно нормы, а также снижение скорости, но значительно медленнее, происходит под влиянием 0,1%-й СК в сочетании с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 87 %), 5 Гц (на 82 %), 10 Гц (на 72 %), 15 Гц (на 57 %) по сравнению с контрольным показателем (табл. 2). Но по сравнению с группой (0,1%-я СК), 0,1%-я СК при совместном действии с ЭМС с частотами в 1 и 5 Гц недостоверно повышает скорость МЦТ на 29 и 84 % соответственно. ЭМС с частотой 10 Гц совместно с 0,1%-й СК достоверно увеличивает скорость на 185 % по сравнению с 0,1%-й СК. А ЭМС с частотой в 15 Гц одновременно с 0,1%-й СК достоверно повышает скорость МЦТ на 339 %.
Показано, что 0,005%-я ФК повышает скорость МЦТ на 143 % по сравнению с уровнем контроля (табл. 3).
ФК с концентрацией 0,005 % повышает скорость в совместном действии с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 249 % по отношению к контролю и на 44 % относительно 0,005%-й ФК), 5 Гц (на 368 % по сравнению с контролем и на 93 % относительно 0,005%-й Фк), 10 Гц (на 496 % по сравнению с контрольной величиной и на 145 % по отношению к 0,005%-й ФК), 15 Гц (на 622 % относительно контроля и на 197 % по сравнению с 0,005%-й ФК).
ФК с концентрацией 0,05 % увеличивает скорость МЦТ на 99 % по сравнению с контрольным показателем (табл. 3). 0,05%-я ФК повышает активность МЦТ при сочетании с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 176 % по сравнению с контролем и на 39 % по отношению к 0,05%-й ФК), 5 Гц (на 269 % относительно контрольной величины и на 86 % в сравнении с 0,05%-й ФК), 10 Гц (на 389 % по сравнению с уровнем контроля и на 146 % относительно 0,05%-й ФК), 15 Гц (на 535 % по сравнению с контрольной величиной и на 220 % относительно 0,05%-й ФК).
Таблица 3.
Влияние 0,005, 0,05 и 0,1 % растворов фосфорной кислоты (ФК), а также электромагнитной стимуляции (ЭМС) с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц на скорость мукоцилиарной транспортной системы пищевода лягушки озерной (М±m, п = 20)
Условия эксперимента Скорость, мм/сек
Контроль (без стимуляции) 0,075±0,007
0,005 % ФК 0,18±0,012*
0,005 % ФК + ЭМС 1 Гц 0,26±0,012***
0,005 % ФК + ЭМС 5 Гц 0,35±0,014***
0,005 % ФК + ЭМС 10 Гц 0,45±0,015***
0,005 % ФК + ЭМС 15 Гц 0,54±0,014***
0,05 % ФК 0,15±0,011*
0,05 % ФК + ЭМС 1 Гц 0,21±0,011****
0,05 % ФК + ЭМС 5 Гц 0,28±0,011****
0,05 % ФК + ЭМС 10 Гц 0,37±0,011****
0,05 % ФК + ЭМС 15 Гц 0,48±0,013****
0,1 % ФК 0,0012±0,001*
0,1 % ФК + ЭМС 1 Гц 0,0023±0,001*
0,1 % ФК + ЭМС 5 Гц 0,0059±0,003*
0,1 % ФК + ЭМС 10 Гц 0,009±0,004*
0,1 % ФК + ЭМС 15 Гц 0,010±0,005*
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с контролем (р1 < 0,05-0,001); ** - достоверность различий по сравнению с 0,005 % ФК (р2 < 0,05-0,001); *** - достоверность различий по сравнению с 0,05 % ФК (р2 < 0,05-0,001); **** - достоверность различий по сравнению с 0,1 % ФК (р2 < 0,05 - 0,001).
Под влиянием 0,1%-й ФК происходит понижение скорости МЦТ на 98 % по сравнению с нормой (табл. 3). Меньшее снижение скорости МЦТ происходит при одновременном воздействии 0,1%-й ФК и ЭМС с частотами в 1 Гц (на 97 %), 5 Гц (на 92 %), 10 Гц (на 88 %), 15 Гц (на 86 %) по сравнению с контролем.
Нами отмечено недостоверное повышение скорости МЦТ относительно группы (0,1%-я ФК) под влиянием 0,1%-й ФК совместно с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 87 %), 5 Гц (на 392 %), 10 Гц (на 621 %), 15 Гц (на 750 %).
УК (0,005%-я) повышает скорость МЦТ на 170 % по отношению к контрольной группе (табл. 4). Также возрастает скорость при одновременном действии данной кислоты и ЭМС с частотами в 1 Гц (на 289 % по отношению к контрольной группе и на 44 % по сравнению с 0,005%-й УК), 5 Гц (на 405 % относительно уровня контроля и на 87 % относительно 0,005%-й УК), 10 Гц (на 507 %
в сравнении с контролем и на 124 % по отношению к 0,005%-й УК), 15 Гц (на 648 % относительно контрольного показателя и на 177 % по сравнению с 0,005%-й УК).
Зафиксировано, что 0,05%-я УК увеличивает скорость МЦТ на 45 % относительно контрольного значения (табл. 4). Увеличение скорости отмечается при совместном действии данной кислоты и ЭМС с частотами в 1 Гц (на 142 % по сравнению с контролем и на 66 % по отношению к показателю 0,05%-й УК), 5 Гц (на 219 % относительно контроля и на 119 % по отношению к 0,05%-й УК), 10 Гц (на 315 % по сравнению с контрольным уровнем и на 185 % в сравнении с 0,05%-й УК), 15 Гц (на 400 % по сравнению с уровнем контроля и на 243 % по отношению к 0,05%-й УК).
В ходе исследования отмечено, что 0,1%-я УК ведет к уменьшению скорости МЦТ на 100 % в сравнении с контрольным значением (табл. 4). Установлено понижение скорости МЦТ под влиянием 0,1%-й УК в ее коопе-
Таблица 4.
Влияние 0,005, 0,05 и 0,1 % растворов уксусной кислоты (УК), а также электромагнитной стимуляции (ЭМС) с частотами в 1, 5, 10 и 15 Гц на скорость мукоцилиарной транспортной системы пищевода лягушки озерной (М±т, п = 20)
Условия эксперимента Скорость, мм/сек
Контроль (без стимуляции) 0,075±0,007
0,005 % УК 0,20±0,009*
0,005 % УК + ЭМС 1 Гц 0,29±0,011***
0,005 % УК + ЭМС 5 Гц 0,38±0,011***
0,005 % УК + ЭМС 10 Гц 0,45±0,012***
0,005 % УК + ЭМС 15 Гц 0,56±0,011***
0,05 % УК 0,11±0,007*
0,05 % УК + ЭМС 1 Гц 0,18±0,010****
0,05 % УК + ЭМС 5 Гц 0,24±0,012****
0,05 % УК + ЭМС 10 Гц 0,31±0,009****
0,05 % УК + ЭМС 15 Гц 0,37±0,008****
0,1 % УК 0,0002±0,0001*
0,1 % УК + ЭМС 1 Гц 0,0005±0,0002*
0,1 % УК + ЭМС 5 Гц 0,0006±0,0003*
0,1 % УК + ЭМС 10 Гц 0,001±0,0004*
0,1 % УК + ЭМС 15 Гц 0,002±0,001*
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с контролем (р1 < 0,05-0,001); ** - достоверность различий по сравнению с 0,005 % УК (р2 < 0,05-0,001); *** - достоверность различий по сравнению с 0,05 % УК (р2 < 0,05-0,001); **** - достоверность различий по сравнению с 0,1 % УК (р2 < 0,05- 0,001).
рированном действии с ЭМС с частотами в 1 Гц (на 99 % относительно контроля), 5 Гц (на 99 % относительно контрольного показателя), 10 Гц (на 99 % по сравнению с уровнем нормы), 15 Гц (на 97 % в сравнении с контрольным значением). Показано, что происходит недостоверное увеличение показателей скорости МЦТ по отношению к группе (0,1%-я УК) при действии 0,1%-й УК в сочетании с ЭМС с частотами в 1 Гц (выше на 125 %), 5 Гц (на 200 %), 10 Гц (на 400 %) и 15 Гц (на 950 %).
Обсуждение результатов
Полученные результаты исследования говорят о том, что электромагнитная стимуляция (без предварительной химической обработки) с увеличением частоты (от 1 до 15 Гц) повышает скорость мукоцилиарного транспорта. Электромагнитная стимуляция оказывает стимулирующее влияние на различные биохимические, а следовательно, и физиологические процессы (в данном случае на активность мукоцилиарной транспортной системы). Например, известно, что ЭМС может приводить к изменению рН в тканях за счет изменения градиента концентрации ионов в примембранном слое клеток ткани [10]. Следует сказать, что изменение рН ведет к изменению вязкости слизи, а следовательно, и активности ресничек.
Из полученных данных видно, что кислотное действие выражается в том, что более низкие концентрации кислот (0,005 %) вызывают повышение активности мукоцилиарно-го транспорта, а дальнейшее увеличение концентрации (до 0,05 и 0,1 %) дает постепенное замедление и в отдельных случаях полную остановку. Как следует из результатов исследования, органическая кислота (уксусная), несомненно, дает более сильный эффект, чем неорганические (соляная и фосфорная) (табл. 2, 3, 4). Неорганические кислоты обладают весьма низкой проницаемостью, являясь в этом отношении противоположностью более слабых органических кислот, проникающих в клетки с большей быстротой [2]. Следовательно, мерцательные клетки наравне с другими оказываются менее проницаемыми с увеличением силы кислоты. Причиной кис-
лотного эффекта являются изменения, наступающие при внутриклеточном расщеплении молекул кислоты. Дальнейшие процессы, результатом которых является задержка движения, имеют характер коагуляции структурных белков в составе мембраны и микротрубочек ресничек данного эпителия.
Известно, что кислотная остановка без повреждения клетки носит обратимый характер. Например, перенесение мерцательных клеток из сильного раствора кислоты в слабый дает быстро проходящее восстановление активности ресничек, а помещение их в слабощелочной раствор дает вполне устойчивое восстановление. Но на сегодняшний день нет данных о влиянии электромагнитного излучения на двигательную активность мерцательного поля денервиро-ванного пищевода, а значит и на мукоцили-арный транспорт, в условиях химической стимуляции.
В ходе исследования наблюдалось резкое снижение скорости МЦТ вплоть до полной остановки под действием 0,1%-х растворов кислот (особенно уксусной), но после ЭМС в ряде случаев было отчетливо видно восстановление движения МЦТ, особенно при увеличении частоты ЭМС. В полученных результатах видно, что во многих случаях ЭМС оказывала активирующее влияние даже в ситуации сильного торможения мукоцили-арной активности, но под влиянием уксусной кислоты электромагнитная стимуляция не оказывала выраженного восстанавливающего действия на активность мерцательного эпителия. Возможно, что в данном случае электромагнитная стимуляция активирует внутриклеточные системы репарации, повышая общую устойчивость клеток мерцательного эпителия к действию кислот. Можно сказать, что ЭМС стимулирует выброс слизи бокаловидными клетками, что приводит к достоверному восстановлению мукоцилиар-ной активности.
Выводы
1. Электромагнитная стимуляция увеличивает скорость мукоцилиарного транспорта пищевода лягушки озерной при увеличении частоты от 1 до 15 Гц.
2. Соляная, фосфорная и уксусная кислоты с концентрациями 0,005 и 0,05 % вызывают увеличение скорости мукоцилиарной транспортной системы. Уксусная кислота с концентрацией 0,005 % имеет более выраженный эффект, чем фосфорная и соляная кислоты, но с концентрацией 0,05 % - менее выраженный.
3. Соляная, фосфорная и уксусная кислоты с концентрацией 0,1 % ведут к заметному снижению скорости мукоцилиарного транспорта вплоть до полной остановки. Соляная кислота меньше тормозит скорость, чем фосфорная и уксусная кислоты.
4. Электромагнитная стимуляция увеличивает скорость мукоцилиарного транспорта после стимуляции соляной, фосфорной и уксусной кислотами с концентрациями 0,005 и 0,05 %.
5. Электромагнитная стимуляция восстанавливает активность мукоцилиарного транспорта после действия 0,1 % раствора соляной, фосфорной и уксусной кислот.
6. В целом проделанная работа и подробный анализ литературы указывают на возможность управления мерцательной активностью как в сторону увеличения скорости мукоцилиарного транспорта, так и в сторону уменьшения. Также показано, что с помощью электромагнитной стимуляции можно восстанавливать мукоцилиарную активность после кислотного воздействия.
7. Таким образом, проведенные исследования доказывают актуальность использования двигательной активности мерцательного эпителия в сфере микробиороботоконструи-рования.
Список литературы
1. Арчаков, А. И. Нанотехнологии создают новый мир / А. И. Арчаков // Медицинский вестник. -2008. - № 3. - С. 430-431.
2. Бреслер, В. М. Транспорт органических кислот через плазматические мембраны дифференцированных эпителиальных слоев у позвоночных / В. М. Бреслер, А. А. Никифоров. - Л. : Наука, 1981. - 203 с.
3. Гуськов, Е. П. Определитель земноводных и пресмыкающихся Ростовской области / Е. П. Гуськов, Г. П. Лукина, В. А. Когива. - Ростов-на-Дону : Изд-во РГУ 1983. - 52 с.
4. Кобылянский, В. И. Основные методы исследования мукоцилиарной транспортной системы /
B. И. Кобылянский // Терапевтический архив. -2001. - Т. 73, № 3. - С. 73-76.
5. Коган, А. Б. Практикум по сравнительной физиологии / А. Б. Коган, С. И. Щитов. - М. : Советская наука, 1954. - 548 с.
6. Новиков, Ю. К. Мукоцилиарный транспорт, как основной механизм защиты легких / Ю. К. Новиков // Русский медицинский журнал. - 2007. - Т. 15, № 5. -
C. 357-362.
7. Ручин, А. Б. Зоология с основами экологии / А. Б. Ручин, Н. Г. Логинова. - Саранск : Изд-во Мордовского университета, 2008. - 108 с.
8. Feynman, R. P. There's plenty of room at the bottom / R. P. Feynman // Engineering and science. California Institute of Technology. - California, 1960. - № 2. -P. 22-36.
9. Gonsalves, K. E. Biomedical nanostructures / K. E. Gonsalves, C. R. Halberstandt, C. T. Laurencin, L. S. Nair. - New Jersey : John Wiley & Sonc publication, 2007. - 507 p.
10. Riznichenko, G. Y. Modelling of the effect of a weak electric field on a nonlinear transmembrane ion transfer system / G. Y. Riznichenko, T. Y. Plusnina, S. I. Aksyonov // Bioelectrochemistry and bioenergetics. -1994. - V. 35. - P. 39-47.
МОСКОВСКИМ ВЕТЕРИНАРНЫМ
webmvc .com
i-LLEHTP
Заболел Ваш домашний питомец? Не отчаивайтесь - посетите наш веб-центр!
У нас Вы начете исчерпывающую информацию о бопезни Вашего друга, лечении, профилактике и других вопросах ветеринарии Также на нашем сайте Вы можете найти адрес ближайшей к Вам ветеринарной клиники, чтобы обратиться за помощью к специалистам.
за помощью
специалистам
Кроме этого, наш веб-центр располагает полным спектром информации по уходу за животными -будь то кошки ипи собаки, птицы и пи рыбы, черепахи или экзотические животные, Вы научитесь, как правильно разводить, кормить, дрессировать и вослитыаэть своих домашних питомцев, На страницах нашего сайта с Вами делятся опытом и советами признанные авторитеты в области ветеринарии и ухода за животными. К Вашим услугам - энциклопедические справочники и научные статьи о животном мире, фото и видеоматериалы, ежедневные новости и тематический форум.
Мы ждем Вас по адресу www.webmvc.com
