CC BY
30
УДК 616; 64.2
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ГЕМОДИНАМИКИ КРОЛИКОВ ПРИ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ
А.К. ЗОТОВ*
С системной точки зрения сердце входит в сердечнососудистую (над)систему в качестве подсистемы [5]. Ранее в работах [3, 6, 7] значение правого желудочка в системе сердца было объективизировано с позиций теории информации и термодинамики как ведущее. Однако не очевидно, что при изменении внешних условий существования живой системы (сезонные, гелио- и геомагнитные изменения) ведущая роль правого желудочка сохранится при переходе от подсистемы к надсистеме. В связи с этим становится актуальным вопрос об оценке вкладов рабочего внутрижелудочкового давления правого (ВДрПЖ) и левого (ВДрЛЖ) желудочков сердца в формирование системного систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления, а также выявление механизмов адаптации сердечно-сосудистой системы к сезонным изменениям миокарда.
В проведенных ранее исследованиях оценка роли правого и левого желудочков сердца [3, 6], основывалась на анализе парной корреляции тесноты связей между различными показателями внутрижелудочкового давления левого и правого желудочков системы сердце. Показатели системного систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления отражают деятельность сердечно-сосудистой (над)системы. Поэтому для адекватной системной оценки одномоментных вкладов показателей внутрижелудочко-вого давления обоих желудочков сердца в формирование АДс или АДд в данном исследовании применяется тримерный корреляционно-регрессионный анализ [2, 4].
Материалы и методы. Экспериментальные материалы, используемые в данном исследовании, были получены на кафедре патологической физиологии РУДН 21-23 марта, 21-23 июня, 21-23 сентября, 21-23 декабря 1984 г. В этом хронобиологиче-ском эксперименте было задействовано 480 интактных кроликов-самцов породы «шиншилла» массой 2,6-3,5 кг. Каждый сезон 21 числа соответствующего месяца с 00:00 часов в течение 3 суток с интервалом 3 часа велись замеры гемодинамических показателей сердечно-сосудистой системы: систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления, рабочего внутрижелудочкового давления правого (ВДрПЖ) и левого (ВДрЛЖ) желудочков сердца.
Для выявления корреляции между показателями рабочего внутрижелудочкового давления левого х(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, и показателями систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления был применен три-мерный корреляционный анализ тесноты связи между этими показателями, которая рассчитывалась с помощью общего коэффициента тримерной корреляции Ухуг(Ухум) [ 4] по формуле:
+ г!.. - 2r_.r_.r_.. I (1)
1 - гху
где Тху,Тх1, ,ГхшГуъ— парные коэффициенты корреляции
между показателями х и у, х и г, у и г, х и м, у и w. Общий коэффициент тримерной корреляции всегда имеет неотрицательное значение и заключен между 0 и 1: 0< Гхуг(Гхум) <1. Градация тесноты связей производилась по вербально-числовой шкале Харрингтона: 0,00-0,2 (очень слабая), 0,21-0,37 (слабая), 0,38-0,64 (средняя), 0,65-0,80 (сильная), 0,81-0,1 (очень сильная). Достоверность общего коэффициента тримерной корреляции Тхуг(Гхум) оценивалась стандартным способом.
Для оценки вкладов показателей внутрижелудочкового давления левого и правого желудочков сердца в формирование показателей систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления сердечно-сосудистой системы применялся тримерный регрессионный анализ [ 2]. Сначала были рассчитаны индексы показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс), м(АДд) для всех сезонов. Затем на их основе для показателей систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) артериального давления были построены сезонные эмпирические производственные функции двух переменных £ = х а у а и м = хв ув, которые описывают связи между показателями х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс), м(АДд).
Оценки коэффициентов эластичности а, а и Д, Д этих производственных функций были получены методом наименьших квадратов с помощью статистической подпрограммы ЛИНЕЙН приложения Excel для Windows.
Для оценки режимов управления вероятностными распределениями показателей на основе понятия относительной энтропии h [ 1, 7, 8], был проведен их энтропийный анализ. Относительная энтропия h: 0<h<1, определяя режим управления показателем, демонстрирует относительную степень загруженности сердечно-сосудистой системы информацией по сравнению с ее максимальной информационной емкостью.
Результаты. Данные тримерного корреляционно анализа, см. в табл. 1. Значения всех сезонных общих коэффициентов многомерной корреляции Vxyz и Vxyw для показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс) и x (ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), ^(АДц) табл. 1 достоверно отличаются от нуля на 1% уровне значимости. Справа от каждого значения сезонного общего коэффициента тримерной корреляции приведена вербальная оценка тесноты тримерной связи по вербально-числовой шкале Харрингтона.
Таблица 1
Общие коэффициенты тримерной корреляции по всем сезонам
ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА
Гху 0,3 (слабая) 0,6 (средняя) 0,87(очень сильная) 0,53 (средняя)
rxyw 0,4 (средняя) 0,66(высокая) 0,87(очень сильная) 0,49 (средняя)
Эти данные позволяют утверждать, что сердечнососудистая система осуществляет свою сезонную адаптацию, в том числе за счет изменения баланса тесноты связи тримерной корреляции между показателями внутрижелудочкового давления левого х (ВДрЛЖ), правого у (ВДрПЖ) желудочков и показателями систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления реализующейся в соответствующих общих коэффициентах три-мерной корреляции Гхуг и Ухум- Осенью бывает наиболее тесная (Гхуг=Гхум-=0,81), а весной - наименее тесная (гЛу2=0,3, Гхум =0,4) тримерная связь между показателями для всех сезонов. Лето и зима занимают промежуточное положение между весной и осенью, демонстрируя при этом большую тесноту тримерной связи летом (Гху2=0,6, Гху№=0,66), чем зимой (Гху2=0,53, Гхум.=0,49). Подобная сезонная адаптация, по-видимому, связана с сезонными изменениями сосудистого тонуса сердечно-сосудистой системы.
Результаты тримерного регрессионного анализа приведены в табл. 2. Коэффициенты эластичности а, 02 производственной
функции систолического давления £ = ха уа показывают, что изменение показателя х(ВДрЛЖ) на 1% приводит к изменению показателя г(АДс) на а %, а изменение показателя у(ВДрПЖ) на
1% ведет к изменению показателя г(АДс) на Аналогично
коэффициенты эластичности Д, Д, производственной функции диастолического давления М = хв ув учитывают вклад показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ) в «производство» диастолического давления м(АДд).
Таблица 2
Коэффициенты эластичности «производства» АДС и АДд по всем сезонам
ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА
в по ЛЖ 0,52 0,65 0,07 0,1
в по ПЖ 0,48 0,35 0,93 0,9
Д + в 1 1 1 1
в по ЛЖ 0,51 0,68 0,09 0,12
в по ПЖ 0,49 0,32 0,91 0,88
д+в 1 1 1 1
Кафедра общей патологии и патофизиологии РУДН, г. Москва 117198 у. Миклухо-Маклая д. 8
Значения коэффициентов эластичности (табл. 2) как по ЛЖ, так и по ПЖ для всех сезонов года положительны и находятся между нулем и единицей. Это свидетельствует о том, что увеличение внутрижелудочкового давления ЛЖ или ПЖ вызывает соответствующее увеличение системного АД. Весной наблюдается приближенное равенство коэффициентов эластичности а « О^, в « Д2, поэтому весной вклад ПЖ в формировании
r
как показателя систолического давления г(АДс) так и показателя диастолического давления м(АДд) почти такой же как и вклад ЛЖ. Летом выполняются неравенства , Д > Д2, поэтому
летом вклад ЛЖ в формировании как показателя систолического давления г(АДс), так и показателя диастолического давления м(АДд) больше вклада ПЖ. Осенью и зимой наблюдается неравенство коэффициентов эластичности а << а, Д << вг, поэтому вклад ПЖ в формировании как показателя систолического давления г(АДс), так и показателя диастолического давления м(АДд) осенью и зимой значительно больше вклада ЛЖ.
Таблица 3
Относительная энтропия к показателей системного АД и рабочего ВДпо всем сезонам
ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА
z(AAc) 0,8 0,81 0,8б 0,87
ЧАДд) 0,81 0,84 0,7б 0,88
ximTO 0,85 0,89 0,8 0,82
у(ВДрПЖ) 0,8б 0,84 0,83 1 0,7
Всегда выполняется как равенство а + ас, = 1, так и равенство в + ß2 = 1, поэтому показатели систолического z(AДc) и диастолического w(AДд) давления изменяются в той же пропорции, что показатели рабочего внутрижелудочкового давления левого x(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, что указывает на наличие постоянного «производства» показателей z(AДc) и w(A^). Поэтому производственные функции показателя систолического £ = xa уа и показателя диастолического давления w = xe y в являются функциями Кобба - Дугласа.
На основе понятия относительной энтропии [1, 7, 8] нами был проведен энтропийный анализ вероятностных распределений значений показателей x(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), z(AДc)и w(A^), который показал (табл. 3), что, несмотря на выраженную сезонную изменчивость тесноты тримерной корреляции между показателями внутрижелудочкового давления левого x(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, и показателями систолического z(A^) и диастолического w(AДд) давления, сердечнососудистая система удерживает относительную энтропию этих показателей в довольно узких интервалах: 0,8-0,87 для z(A^),
0,7б-0,88 для w(A^), 0,8-0,89 для x(ВДрЛЖ), 0,7-0,8б для у(ВДрПЖ), что говорит о гомеостатическом регулировании относительной энтропии показателей и о гомеостатическом регулировании их вероятностных распределений.
Выводы. Тримерный корреляционно-ререссионный и энтропийный анализ гемодинамических показателей функциональной деятельности сердечно-сосудистой системы кроликов при сезонных изменениях позволил установить, что адаптация сердечно-сосудистой системы визуализируется, в том числе при анализе тесноты тримерной корреляции между показателями рабочего внутрижелудочкового давления сердца и показателями давления; несмотря на сезонную изменчивость тесноты тример-ной корреляции между показателями рабочего внутрижелудочко-вого давления сердца и давления, сердечно-сосудистая система ведет гомеостатический контроль над относительной энтропией этих показателей и их вероятностными распределениями; вклады показателей рабочего внутрижелудочкового давления сердца в формирование показателей давления меняются в зависимости от сезона в той же пропорции, что и показатели внутрижелудочко-вого давления сердца, а это говорит о том, что производственные функции давления показывают эффект «производства», и потому являются производственными функциями Кобба - Дугласа.
Литература
1Aвmандилoв Г.Г. Компьютерная микротелеметрия в диагностики гистоцитопатологии.- М.: РМАПО, 199б.— 25б с.
2.Другерти К. Введение в эконометрику.- М.: ИНФРА, 2001.- 402 с.
3.Казанская Т.А., Фpoлoв E.A. Правый желудочек сердца.-М.: Изд-во РУДН, 1995.- 199 с.
4.Лакин Г.Ф. Биометрия.- М.: Изд-во ВШ,1980.- 293 с.
5•Обpазцoв И.Ф.,Ханин М.А. Оптимальные биомеханические системы.- М.: Медицина, 1989.- 271с
б•Фpoлoв Е.А. и др. Типовые реакции поврежденного сердца.- М.: РАН, 1995.- 32б с.
1.Фролов В А. и др. Болезнь как нарушение информационного процесса.- М.: Изд-во РУДН, 2006.- 188 с.
8Хадарцев А.А.и др. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине. Ч.1.- Тула.: Тул ГУ, 2000.- 320 с.
УДК 615.9.092
ИЗМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВОГО ПРОФИЛЯ И ФУНКЦИИ TH1- И TH2-ЛИМФОЦИТОВ ПРИ ПОДОСТРОМ ОТРАВЛЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
П.Ф. ЗАБРОДСКИЙ, В.Ф. КИРИЧУК, В.Г. ЛИМ, И. Х. ЯФАРОВА*
Широкое использование фосфорорганнческих соединений (ФОС) в сельском хозяйстве может вести к отравлению окружающей среды этими токсикантами и продуктами их деструкции, вызывать острые, подострые и хронические интоксикации. Это предполагает изучение механизмов формирования постинтокси-кационного иммунодефицитного состояния при отравлениях ФОС с целью профилактики и лечения, возникающих при этом инфекционных осложнений и заболеваний [1—3].
От соотношения активности лимфоцитов Th1-, ТЬ2-типа (парадигма двух видов хелперов - Th1/Th2 [10] может зависеть вероятность возникновения вирусных или микробных инфекций [6], также формирование кожной или респираторной гиперчувствительности [8,9]. Кроме того, с активностью Th2-лимфоцитов связан синтез IgE, которые обеспечивают проявление респираторных аллергических реакций [11].
Цель исследования - оценка иммунных реакций и цитоки-нового профиля (содержание в крови ИФН-у, ИЛ-4, ИЛ-6 и ИЛ-10), отражающих активность ТЫ- и Th2-лимфоцитов при остром отравлении различными ТХВ.
Материал и методы. Эксперименты проводились на не-инбредных белых крысах обоего пола массой 180-240 г. Подо-строе отравление проводили диметилдихлорвинилфосфатом (ДДВФ), карбофос и метафоса, DL50 которых при подкожном введении составляли соответственно 64,5+2,3; 815,4+28,0 и 25,3+2,6; мг/кг). Показатели системы иммунитета оценивали общепринятыми методами в иммунотоксикологии и иммунологии [1,4,5]. Гуморальную иммунную реакцию к тимусзависимому антигену (эритроцитам барана - ЭБ), характеризующую способность Th1-лимфоцитов участвовать в продукции В-лимфоцитами (плазматическими клетками) IgM, определяли по числу антителообразующих клеток (АОК) в селезенке, функцию Th 1 -лимфоцитов - по реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) на 5 сут [1,4]. При этом ФОС вводили подкожно 1/4 DL50 в течение 4 сут. Функцию ^2-лимфоцитов исследовали по числу АОК, синтезирующие IgG к ЭБ, в селезенке на пике продукции данного иммуноглобулина (14 сут) методом непрямого локального гемолиза в геле [4]. При этом ТХ вводили в течение 13 суток в дозе 1/13 DL50. Крыс иммунизировали внутривенно ЭБ в дозе 2-108 клеток одновременно с первым введением токсиканта. При оценке всех иммунных реакций они получали эквиле-тальную дозу токсикантов (1,0 DL50). Уровень цитокинов определяли в крови крыс на 5 и 14 сут после первой инъекции ТХ методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits) фирмы BioSource Int. Данные обрабатывали с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.
Результаты. При воздействии ФОС (табл. 1) отмечалось уменьшение гуморального иммунного ответа через 4 сут к Т-зависимому антигену (по числу АОК в селезенке), характеризующему синтез IgM В-клетками и функцию Th1-лимфоцитов, по сравнению с контрольным уровнем под влиянием ДДВФ, карбофоса и метафоса соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 раза (p<0,05) раза (p<0,05), а через 13 сут после иммунизации (пик иммунного ответа, оцениваемый по IgG) имелось уменьшение продукции IgG (по числу АОК в селезенке) соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 раза (p<0,05) раза (p<0,05), свидетельствующее о редукции функции Th2-лимфоцитов. При интоксикации ДДВФ, карбофосом и метафосом на 5 сут отмечалась существенная супрессия реакции ГЗТ (функция Th1-клеток) соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 (p<0,05) раза (p<0,05).
* Саратовский ГМУ, Саратов, ГСП-71, ул. Большая Казачья,112
