CC BY
81
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ И ФИЗИКА
УДК 57.054 ББК 28.903
Арешидзе Давид Александрович кандидат биологических наук, доцент г. Москва Тимченко Людмила Дмитриевна доктор ветеринарных наук, профессор г. Ставрополь Areshidze David Alexandrovich Candidate of Biology,
Associate Professor Moscow
Timchenko Lyudmila Dmitrievna
Doctor of Veterinary,
Professor
Stavropol
Онтогенетическая изменчивость органов млекопитающих Ontogenetic Variability of Mammalian Organs
Проводилось исследование энергоинформационных параметров органов крыс в пре- и постнатальном онтогенезе. Анализу подвергались печень, почки, селезёнка и тимус. Во всех исследованных органах без исключения нами отмечены чередующиеся в течении онтогенеза понижения и повышения значений энергоинформационных параметров, приходящиеся на сенситивные периоды.
Energy-informational parameters of rats’ organs in pre- and postnatal ontogenesis have been investigated in the article. Liver, kidneys, spleen and thymus have been exposed to the analysis. Unexceptionally in all examined organs we have noted value reduction and rising of the energy-informational parameters during sensitive periods which alternate within ontogenesis period.
Ключевые слова: онтогенез, печень, почка, селезёнка, тимус.
Key words: ontogenesis, liver, kidney, spleen, thymus.
В настоящее время в медико-биологических науках существуют общепризнанные и наиболее изученные критические периоды в онтогенезе человека и млекопитающих. Во время наступления критического периода организм млекопитающего наиболее подвержен неблагоприятному воздействию среды [3,4,5].
Критические периоды онтогенеза являются временем максимального риска и в плане заболеваний различной этиологии. При анализе статистических материалов о частоте заболеваемости теми или иными патологиями различные периоды онтогенеза, нами обнаружено, что, помимо предсказуемых пиков забо-
леваемости в общепризнанные критические периоды онтогенеза, существуют и чётко выраженные пики заболеваемости в периоды развития, традиционно критическими не считающиеся. Исходя из этого факта, нам представилось актуальным исследовать энергоинформационное состояние органов млекопитающих в течении всего онтогенеза.
Для оценки энергоинформационного состояния органов нами использовалась авторская методика, согласно которой орган оценивается по следующим параметрам: информационная морфологическая емкость (Нтах), информационная морфологическая энтропия (Н), информационная морфологическая организация (О), относительная морфологическая энтропия (Ь) и избыточность (Я).
Суть метода сводится к кариометрическому анализу с последующим подсчетом по специализированным формулам.
Для кариометрического анализа можно использовать гистологический препарат, мазок или пунктат после соответствующей окраски любым из методов, позволяющим четко прокрасить ядра клеток. В конкретном случае анализу подвергались гистологические срезу после окоаски гематоксилином и эозином.
Важным моментом исследования является то, что кариометрии должны подвергаться клетки, собственно выполняющие основную функцию органа, т. е. гепатоциты в печени, спленоциты в селезёнке, тимоциты в тимусе, эпителиоци-ты в почках и т. д.
Вариация размера ядер является одним из показателей морфофункциональной гетерогенности, смысл которой заключается в воде в действие резервных структур, обеспечивающих более быструю адаптацию к меняющимся условиям среды.
Предлагаемый нами метод позволяет определить информационную морфологическую емкость, информационную морфологическую энтропию, информационную морфологическую организацию, относительную морфологическую энтропию и избыточность, а так же информационную морфологическую эквивокацию.
Первым этапом является проведение замеров линейных размеров ядер, причем не имеет значения, в каких единицах они выражаются (условные единицы, мкм и пр.) Как правило, производят замеры двух взаимно перпендикулярных диаметров.
Затем производится разбивка полученных данных на классы. При наличии у лица, выполняющего эту операцию ЭВМ, процедура не составит труда. В противном случае производится разбивка на классы общепринятым способом, с предварительным вычислением классового интервала по формуле Х=(хтах-Хтт)/К, где X - величина классового интервала; хтах, хт,п - максимальная и минимальная величина варианты совокупности; К-число классов, из которых следует разбивать вариацию признака.
Информационная морфологическая емкость, т.е. максимальное структурное разнообразие, вычисляется по формуле Hmax=log2Ni, где М- количество классов. Примечательно, что данный параметр, вычисляемый при использовании реального количества занятых классов, отражает структурное разнообразие для данного органа с уже заложенным учетом индивидуальных особенностей организма.
Затем производится расчет реального структурного разнообразия Н. Реальное структурное разнообразие, по нашему мнению, является тем параметром, который ясно иллюстрирует степень детерминированности морфофункциональной системы во времени и пространстве.
Н=-^Pг■log2К, где - сумма вероятностей пребывания диаметров гепа-
тоцитов в одном из представленных классов, log2К - логарифм вероятности пребывания в одном из возможных классов.
Зная максимальное и фактическое структурное разнообразие можно рассчитать информационную морфологическую организацию, т. е. разницу между максимально возможным и реальным структурным разнообразием (реализованное структурное разнообразие). Этот параметр, по нашему мнению, отобра-
жает состояние адаптационных возможностей системы на данный момент. О—
\Нтах~Н\.
Следует учитывать, что при 0=Нтах система считается детерминированной, но такое соотношение для подавляющего большинства органов допустимо только теоретически. При достижении Н—— Нтах, система перестает функционировать как таковая, происходит потеря функциональной взаимосвязанности её элементов.
Затем определяется относительная морфологическая энтропия И—И/Итах. Высокий уровень энтропии свидетельствует о неупорядоченности системы и значительном снижении уровня её структурной целостности.
Информационная морфологическая избыточность определяется по формуле Я—(О/Итах) х 100%.
Также нами оценивался митотический (МИ) и апоптический (АИ) индексы по общепринятым формулам. Апоптический индекс считали по формуле
АИ = N / к, где N - количество апоптических клеток;
N - общее количество клеток в исследуемой совокупности.
Митотический индекс определяли по формуле
МИ = Кт / К,
где N - число митозов;
N - общее количество клеток в исследуемой совокупности.
Использование этих параметров позволяет дать объективную оценку состояния морфофункциональных адаптационных резервов органа и степень его устойчивости к воздействию патогенных факторов. [1,2].
Исследование проведено на 242 крысах линии Вистар, онтогенез которых прослеживался с 9 дня пренатального развития до смерти. Анализу подвергались печень, почки, селезёнка и тимус.
Результаты исследования показали, что в онтогенезе крыс исследованным параметрам присуща циклическая изменчивость.
Исследование органов крысы в онтогенезе позволило установить, что энергоинформационные параметры этих структур изменяются с вышеописанной периодичностью. В пренатальном онтогенезе, который нами отслеживался с 6-го дня, нами отмечены существенные изменения энергоинформационных параметров на 9,13 и 21 дни. Наиболее существенно изменяется величина информационной морфологической организации, т.е. количество резервных структур, причем колебания этого параметра связаны изменением МИ, и наоборот, противоположны колебаниям информационной морфологической избыточности. В меньшей степени вариабельны информационная морфологическая ёмкость и информационная морфологическая энтропия. Наименьшим изменениям в пренатальном онтогенезе подвержена относительная морфологическая энтропия. Во всех исследованных органах отмечены одни и те же критические периоды, но характер изменений исследованных параметров несколько отличался.
В ткани печени и почек изменения в энергоинформационных показателях выражены значительно существеннее, чем в тимусе и селезенке. Кроме того, в тканях печени и почек в пренатальном онтогенезе нами не было обнаружено клеток в состоянии апоптоза, а в тимусе и селезёнке таковые обнаруживаются с 11-13 дней онтогенеза. Повышение апоптического индекса сопровождается снижением индекса митотического, и наоборот.
В постнатальном онтогенезе нами отмечена некоторая стабилизация исследованных параметров во всех изученных органах в период с 9-го по 21-й дни онтогенеза. В дальнейшем в онтогенезе нами выделены следующие периоды, в которые происходит изменение направленности энергоинформационных параметров: 27 дней, 1,5 месяца (период инфантильности), 2, 3, 4,7 месяца (период ювенильности), 8,5 и 11 месяцев - (период молодости), 1,6 года (взрослый период), 2 года (период старости) и 3,7 года (период предельной старости).
Характеризуя изменения энергоинформационных параметров в органах в целом можно отметить, что наиболее высокие величины информационной морфологической ёмкости, информационной морфологической энтропии, информационной морфологической организации, информационной морфологической избыточности и митотического индекса отмечаются в период онтогенеза до 8,5 месяцев и в предельно старческом возрасте. В тот же период нами отмечены минимальные величины апоптического индекса и относительной морфологической энтропии. Наиболее четко периодичность изменений наблюдается в печени и почках, в меньшей степени это отмечается в селезенке и тимусе.
Анализ изменения энергоинформационных параметров органов крысы в онтогенезе позволил нам выявит в них определенную закономерность. Во всех исследованных органах без исключения нами отмечены чередующиеся понижения и повышения значений энергоинформационных параметров. Колебания носят достаточно закономерный характер. Нами установлено, что период онтогенеза, на который придется очередная критическая точка, определяется уравнением Тп=Тп_1+1,29Тп_ь где Тп - критический период онтогенеза, Тп-1 - предыдущий критический период онтогенеза с той же направленностью, 1,29 - коэффициент. Величина коэффициента определяется разницей изменения относительных приростов в системе при переходе между областями стабильного роста [6,7] (рис. 1).
Необходимо отметить, что во все традиционно признанные критические периоды онтогенеза нами были отмечены пики изменений исследованных параметров. Полученные нами данные об изменениях энергоинформационных параметров органов крыс в онтогенезе возможно экстраполировать на онтогенез человека. Описанные нами периоды изменения энергоинформационных параметров органов являются по своей сути сенситивными периодами, [7] в которые орган наиболее уязвим и в которые собственно и возникает болезнь, манифестация которой происходит в дальнейшем.
Рис.1. Изменение энергоинформационных параметров исследованных органов в онтогенезе крысы. 1 группа параметров - Нмах, Н, О, К, МИ. 2 группа параметров - И и АИ.
Библиографический список
1. Арешидзе, Д.А. Морфологические и гистохимические показатели адаптации обменных процессов в гепатоцитах крыс с экспериментальным гипер- и гипопаратиреозом при инверсии светового режима. Автореф.... дисс. канд. биол. наук. - Ставрополь, 2002. - 19с.
2. Арешидзе, Д.А., Тимченко, Л.Д. К вопросу об оценке адаптационных возможностей эндометрия при раке путем определения энергоинформационных ресурсов органа.// Мат. второй международной конференции «Патофизиология и современная медицина» - Москва, 2004. С. 12-15.
3. Аршавский, И.А. Очерки по возрастной физиологии. - М. Педагогика, 1967. - 457 с.
4. Вельтищев, Ю.Е. Рост ребёнка: закономерности, отклонения, патология и превентивная терапия. - М.: Наука, 1994.-80с.
5. Жирмунский, А.В., Кузьмин, В.И., Критические периоды в онтогенезе человека и предельная продолжительность жизни // ДАН СССР, 1981. Т. 254, №1. - С. 251-253.
6. Жирмунский, А.В., Кузьмин, В.И., Критические уровни в развитии природных систем. Л.: Наука, 1990 - 223 с.
7. Никитюк, Б.А. Факторы роста и морфофункционального созревания организма. М., Наука, 1978. - 144с.
Bibliography
1. Areshidze, D.A. Morphological and Histochemical Indexes of Metabolism Adaptation of Rat Hepatocytes with Experimental hyper - and Hypoparathyreosis While Light Status Inversion: Synopsis of Thesis ... Cand. of Biol / D.A. Areshidze. - Stavropol, 2002. - 19 p.
2. Areshidze, D.A., Timchenko, L.D. To the Question of Endometrium Adaptable Possibilities Estimation Endometry While Having Cancer by Organ’s Power-Information Resources Defining / D.A. Areshidze, L.D. Timchenko // 2nd International Conference «Pathophysioliogy and Modern Medicine» - Moscow, 2004. - P. 12-15.
3. Arshavsky, I.A. Sketches in Age Physiology / I.A. Arshavsky. - Moscow: Pedagogics, 1967 - 457 p.
4. Nikityuk, B.A. Factors and Morphofunctional Maturing of an Organism Growth / B.A. Nikityuk. - Moscow: Nauka, 1978 - 144 p.
5. Veltishchev, Yu.V. Child’s Growth: Natural Laws, Deviations, Pathology and Preventive Therapy / Yu.V. Veltishchev. - Moscow: Nauka, 1994 - 80 p.
6. Zhirmunsky, A.V., Kusmin, V.I. Critical Periods in Human Ontogenesis and Age Limits / A.V. Zhirmunsky, V.I. Kusmin // DAS USSR, Vol. 254. - №1. - 1981. - P. 251-253.
7. Zhirmunsky, A.V., Kusmin, V.I. Critical Levels in Natural Systems Development / A.V. Zhirmunsky, V.I. Kusmin. - Leningrad: Nauka, 1990 - 223 p.
