CC BY
49
Луценко Е.В., Косых А.А., Цапок П.И., Здоровенко М.Ю.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ДИНАМИКУ СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ В ХОДЕ РЕГЕНЕРАЦИИ ПЕЧЕНИ ГОУ ВПО Кировская ГМА Росздрава
Характерной чертой современной медицинской науки является процесс ее матемизации. Благодаря математическим методам наряду с качественными особенностями изучаемых явлений описываются их количественные закономерности. Эти модели помогают систематизировать результаты исследований, позволяют изучать влияние внешних воздействий на динамику процесса, являются основой для выработки стратегии и тактики лечения. Параметры модели, вычисленные по реальным данным, являются оценками параметров реального организма, на который необходимо воздействовать для обеспечения желаемой динамики течения заболевания. В рамках математической модели выбором параметров всегда можно получить решения, интегрируемые как переход из патологического в здоровое состояние организма. Чтобы иметь возможность осуществлять такие переходы в моделированной системе, необходимо знать, как тот или иной фактор влияет на реальный показатель. А это позволяет говорить
о постановке задачи оптимального управления процессом лечения, что и является целью применения математических методов в медицинской отрасли знаний. В данной работе была сделана попытка применить математическое моделирование для оценки влияния разных факторов на стимуляцию регенерационных процессов в печени. Поскольку одной из распространенных теорий, объясняющих пролифертивные процессы печени, является свободнорадикальная, была определена цель работы.
Цель работы: получить математические модели, отражающие взаимосвязь перекисного окисления липидов с активностью антиокси-дантной системы, а также резекции печени и облучения разных областей поверхности тела в ходе пролиферативных процессов в печени.
Материалы и методы исследования. Материалом исследования служила сыворотка крови беспородных белых крыс. Для создания условий регенерации печени у опытных животных выполняли частичную гепатэктОмию. Животные были разделены на 4 группы: 1-я группа являлась контрольной (интактные животные); 2-ю группу составили крысы с резецированной печенью; животные 3-й группы после резекции были подвергнуты облучению на область эпи-
гастрия; животным 4-й группы с резекцией облучение производили на область бедра. Животные всех серий в каждой группе были забиты на 2-е, 3-и, 7-е и 30-е сутки относительно нулевого дня эксперимента от 4 до 8 животных на каждый срок. Исключение составили животные 4-й группы, которые были забиты на 2-е, 3-и и 7-е сутки.
В качестве источников оптического излучения были выбраны светодиоды с шириной спектрального диапазона от 600 до 750 нм. Облучение опытных животных проводилось контактным способом через кожу, предварительно освобожденную от шерсти. Продолжительность каждого сеанса облучения составляла 2 минуты. Количество сеансов зависело от срока забоя и составило от двух до десяти.
Для изучения перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивалась интенсивность хеми-люминесценции (ХЛ) на приборе ЕМЕЫТЕ ЕЬ 1105 [2]. Оценка процессов ПОЛ производилась по максимальному показателю фотовспышки 1т, дающему оценку содержания первичных продуктов перекисного окисления [5]. Для оценки антиоксидантной активности (АОА) вычислялось отношение 1т/8, которое характеризует общую антиоксидантную активность, здесь 8
- общая светосумма, равная общему количеству импульсов за 60 секунд [4]. Для получения более полной картины активности антиокси-дантной системы была выполнена оценка содержания одного из основных антиоксидантов плазмы крови - белка церулоплазмина (ЦП). Содержание ЦП определяли по реакции окисления парафенилендиаминдигидрохлорида методом Равина в модификации В.Г.Колб и В.С.Камышникова [3].
Для получения математической модели были использованы прикладные вероятностно-стати-стические методы многомерного статистического анализа, методы статистического оценивания и проверки гипотез [1].
Получение наиболее адекватной математической модели выполнялось с помощью анализа следующих математических функций:
1п V - а о I- у а,!их, (-У'а, х, - I модель
V а„ + +^Й/Л-( - II модель
.Г “ а» 1 2_a.ln.Xi + У ал, - Ш модель
Здесь х-количественные факторы (относительный показатель фотовспышки 1т/8 и содержание церулоплазмина - СР), х-качественные гакторы (проведение резекции печени - Я, облучение области эпигастрия - О и облучение чеэпигастральной области поверхности тела
- О*). Значение параметров а. и а свидетельствуют о силе и характере влияния соответству-
ющего фактора на оцениваемый показатель у (максимальный показатель фотовспышки - 1т).
Результаты и обсуждение: Установление общего вида искомой функциональной зависимости было выполнено на основе результатов лабораторных исследований группы интактных животных из-за максимального объема выборки. На основе методов статистической оценки гипотез для показателя 1щ была выбрана лучшей II модель.
I = а + о,1 /8 + а,СР+л_Я+о.О+а О*,
т01т 2 34 3 г
Полученная модель была выбрана за основу для написания уравнений по данным, полученным при разных сроках забоя, т.е на 2-е, 3-и, 7-е и 30-е сутки.
Динамика параметров регрессии а и а представлена на рис. 1 -6.
На рис. 1 представлена динамика свободного параметра (а0) уравнения регрессии, по характеру изменения которого можно судить о влиянии неучтенных факторов на ПОЛ. Как видно из рис.1, данный параметр оказывает положительное влияние на перекисное окисление, которое снижается к окончанию регенерационных процессов.
Динамика параметра а , отражающего характер и силу связи между показателем ПОЛ И АОС ( I и 1т/8), показана на рис.2. Из анализа рисунка следует, что исследуемый показатель перекисного окисления принимает отрицательное значение для любого срока забоя, что свидетельствует об обратной связи показателей ПОЛ с АОС. При этом наблюдается усиление отрицательного влияния до 7-х суток и ослабление к 30-ым.
Значения параметра а2 отражают силу и характер связи между показателями 1т и СР, динамика которой представлена на рис.З Рисунок отражает неоднозначное по характеру влияние на ПОЛ белка церулоплазмина: прямое на 2-е и 7-е сутки с низким уровнем значимости (р>0,05), и обратное на 3-и и 30-е сутки.
Рис.2 Динамика а] в уравнении регрессии.
Положительные значения параметра аз в уравнениях регрессии исследуемых показателей ПОЛ (рис.4) свидетельствуют о прямом влиянии резекции печени на рост свободнорадикальных процессов при этом к 30 суткам влияние резекции на ПОЛ становится меньше.
Рис.4 Динамика <з3 в уравнении регрессии.
О влиянии облучения области эпигастрия на свободнорадикальные процессы можно судить по значению параметра а4, динамика которого представлена на рис. 5 Полученные результаты позволяют сделать заключение о положительном влиянии облучения показатель ПОЛ на 2-е, 3-и и 7-е сутки и отрицательном на 30-е сутки. Это означает, что облучение подавляет процессы перекисного окисления липидов к концу регенерационных процессов.
U4
Рис.5 Динамика а4 в уравнении регрессии.
Для установления влияния на ПОЛ облучения разных участков поверхности тела были проведены исследования по облучение другого участка тела - области бедра. Динамика параметра а характеризующего влияние данного фактора, показана на рис.6. Отрицательное значение параметра свидетельствует об обратной связи между облучением неэпигастральной области и максимальной величиной фотовспышки. Полученные результаты позволяют сделать заключение о принципиальном влиянии места нахождения облучаемой поверхности.
Выводы.
Таким образом, математическое моделирование свободнорадикальных процессов в ходе регенерации печени выявило отрицательную взаимосвязь показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности системы, которая усиливается до 7-х суток от начала регенерационных процессов в печени, в конце срока наблюдения выявлено ее снижение. Резекция положительно влияет на перекисное окисление липидов, при этом сила влияния изменяется в зависимости от времени регенерационных процессов, снижаясь к 30 суткам. Влияние оптического излучения на исследуемые показатель перекисного окисления липидов
изменяется с положительного на 2-е, 3-и и 7-е сутки на отрицательное к 30-м, что говорит о стабилизации процесса пероксидации.
Литература.
1. Айвозян С.А. Основы эконометрики // Прикладная статистика. Основы эконометрики: Учеб. для вузов: В 2т. - т.2. - 2-е изд. испр - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001. - 432с.
2. Галкин А.А. Хемилюменисцентный метод определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови / А.А.Галкин, П. И. Цапок //Информационный листок №175-98 Кировского ЦНТИ. - Киров, 1998. - Зс.
3. Колб В.Г., Камышников B.C. Клиническая биохимия. - Минск: «Беларусь», 1976.-С.219-220.
4. Конторщикова К.П. Перекисное окисление липидов в норме и патологии: Учеб. пособие. - Нижний Новгород, 2000. - С.21.
5. Кузьмина Е.И. Применение индуцированной хемилюменисценции для оценок свободно-радикальных реакций в биологических субстратах / Е.И.Кузьмина, А.С.Нелюбим, М.К.Щенникова // Биохимия и биофизика микроорганизмов. Горький, 1983,С.41-48.
SUMMARY Lutsenko E.V., Kosyh A.A., Tsapok P.I., Zdorovenko M.U.
Application of mathematical modeling in value of influence different factors on development free-radical reaction during regeneration of the liver Kirov state medical academy
Mathematical model of influence different factors on lipid peroxidation (LP) in the blood plasma of rats during reparative regeneration of the liver was made. This factors were activity of antioxidant system (AOS), resection of the liver, optical radiation on the different body part. By mathematical mode] was revealed increase negative influence of AOS to LP to 7 day after resection. Resection stimulates LP, but to the 30 day - the time of finishing of proliferation, the stimulation decreases. In the period of maximum mitosis activity radiation have positive influence on the LP processes.
