CC BY
24
2016, том 18 [12]
УДК 577.1:612.015.347
ВОЗМОЖНОСТИ БИОКРИСТАЛЛОМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЕ
А.К. Мартусевич1'2, А.В. Разумовский3, К.А. Карузин4
'ФГБОУ ВО «Кировская ГМА» Минздрава России, Киров, Россия
2ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия
3 ФГБОУ ВО «НижГМА» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия
4Научно-исследовательский центр фармако-эпидемиологических исследований, Москва, Россия
Аннотация. В данной статье изложены современные представления о биокристалломике как новом направлении медико-биологического профиля, ориентированном на оценку физико-химических свойств биологических жидкостей для задач лабораторной диагностики и восстановительной медицины. Классифицированы и систематизированы собственные и представленные в профильной литературе методические приемы и способы изучения кристаллогенных свойств биологических субстратов, показаны их особенности и информативность. Указано, что методы биокристалломики способны стать простой, универсальной и информативной технологией оценки эффективности мероприятий восстановительной медицины.
Ключевые слова: биокристалломика, восстановительная медицина.
Классически термин «морфология» принято ассоциировать с гистологической характеристикой тканей или целостного организма. Фундаментальной основой гистологического анализа является подробное исследование специально подготовленных микропрепаратов, представляющих собой фиксированные срезы тех или иных тканей, которые и служат непосредственным субстратом последующего рассмотрения. Последнее время этот традиционный подход был существенно расширен за счет появления принципиально нового направления — «морфологии биологических жидкостей» [1]. Логика подобной экстраполяции состоит в том, что препараты, полученные путем
применения методов биокристалллоскопии, могут быть представлены как дегидратированный «отпечаток» жидкой ткани организма (фация). Данный принцип, а также применяемый абсолютным большинством исследователей морфологический подход к описанию и оценке результатов кристаллизации биосубстратов позволяют верифицировать указанное видение проблемы [2; 3].
С другой стороны, специфика анализируемого биоматериала накладывает существенный отпечаток на все этапы исследования — от забора биосред и пробоподготовки до непосредственной оценки сформировавшихся фаций. Именно поэтому биокристаллоскопические методы составляют
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999 e-ISSN 2226-7417
Мартусевич А.К., Разумовский А.В., Карузин К.А. Возможности биокристалломных исследований...
----■—
аппарат нового самостоятельного направления медико-биологического профиля — биокристал-ломики. В соответствии с нашими представлениями, биокристалломика — синтетическая дисциплина о био-асооциированном кристаллогенезе, его физико-химической сущности, функциональном значении, а также механизмах и особенностях образования, существования и деградации биогенных кристаллов [3]. В спектр первостепенных задач дисциплины входит изучение структуры и свойств биогенных кристаллов; уточнение механизмов и условий, обеспечивающих образование биокристаллов; раскрытие функциональной значимости рассматриваемого явления; исследование информационной емкости биогенных образований кристаллического строения; рассмотрение перспектив управления биокристаллогенезом; раскрытие общебиологической роли биогенных кристаллов.
Перечисленный набор задач требует тщательного подбора и классификации методических подходов, используемых в биокристалломике. В настоящее время предложено более 20 различных биокристаллоскопических методов. Важно отметить, что принципиально их можно разделить на две группы, такие как методы пробопод-готовки и методы исследования кристаллогенных и инициирующих свойств биосубстратов. Среди методов пробоподготовки можно выделить 3 основные группы:
1) кристаллоскопические методы, базирующиеся на изучении непосредственно кристал-логенных свойств биообъектов. Предложенные в настоящее время подходы, отнесенные к данной группе, различаются преимущественно особенностями режима получения биогенных кристаллов;
2) тезиграфические методы, позволяющие производить анализ инициирующих свойств биосубстратов. Общим принципом, заложенным в данную группу подходов, является сокристаллизация оцениваемого объекта и модулятора кристаллоге-неза. К тезиграфическим методам целесообразно причислить биокристаллопровокационные тесты, заключающиеся в сокристаллизации биологического субстрата с активным метаболитом, характеризующим конкретную патологию, с целью про-
гнозирования поведения биосистемы и макроорганизма при прогрессировании последней;
3) методы экспериментальной биокристалло-мики, позволяющие проводить с высыхающей биосистемой манипуляции в целях разработки способов создания управляемого биокристалло-генеза.
Методы исследования биогенных кристаллов, с наших позиций, целесообразно подразделять на статические, позволяющие оценить результат кристаллогенеза, и динамические, отражающие процесс кристаллизации биологического субстрата.
В спектр статических методов биокристал-ломики в настоящее время входят спектрометрическое исследование, визуаметрия и термография фаций. Спектрометрия осуществляется при длине волны 300—450 нм. Измерения проводят по отношению к стеклу для кристаллоскопической и по отношению к базисному веществу на стекле — в случае тезиграфической фации. Для ви-зуаметрии фаций применяют специализированный морфометрический комплекс, позволяющий переводить изображение непосредственно в память компьютера. При обработке изображений оцениваются такие параметры, как индекс структурности, кристаллизуемость, степень деструкции фации и выраженность краевой белковой зоны для кристаллоскопической фации, а при использовании в качестве метода пробоподготовки тези-графии, оцениваемыми параметрами являются основной тезиграфический коэффициент, коэффициент поясности и кристалличность [4]. При термографическом исследовании оценивается структура распределения температур по поверхности фации, выделяются отдельные температурные поля, рассчитываются градиенты температур в центре и по периферии образца.
К динамическим методам исследования крис-таллогенных свойств биосред можно отнести биогравиметрию, протеогравиметрию и регистрацию акусто-механического импеданса (АМИ) высыхающих капель, которые можно осуществлять и в динамике кристаллизации. Биогравиметрия заключается в регистрации времени, в течение которого происходит убывание каждой единицы массы вы-
~ 33 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999 e-ISSN 2226-7417
On line scientific @ educational Bulletin "Health and Education Millennium", 2016. Vol. 18. No 12
---g»c«o»9-
сыхающего образца вплоть до достижения стабильного веса препарата. В отличие от биогравиметрии, при использовании протеогравиметрии оценивается убывание каждой единицы диаметра краевой зоны образца. Для регистрации АМИ высыхающих капель применяется прибор, разработанный ИПФ РАН совместно с компанией Aria Analytics (США) [5]. АМИ является величиной импеданса объекта, нагружающего кварц в режиме сдвиговых колебаний. Значения АМИ капли вычисляются из величины электрической проводимости и выводятся на экран в режиме реального времени.
Отдельно важно остановиться на способах оценки результата биокристаллоскопического анализа — фации. Так, большинством исследователей исповедуется «фотографический подход», основанный на сопоставлении образцов с аналогами, для которых известны искомые данные [1]. В то же время высокая степень субъективности подхода существенно ограничивает область его применения.
Вторым способом описания кристаллограмм является поиск в них «маркерных» структур или морфологических особенностей, ранее соотнесенных с теми или иными состояниями организма [2]. Данный метод позволяет объективизировать результат биокристаллоскопии, но также не лишен недостатков (низкая специфичность «маркеров», их ассоциированность с конкретным биосубстратом, вариабельность структуры морфотипов, слабая изученность «маркеров» сочетанных состояний и т.д.).
Наконец, третьим, наиболее четко оценивающим особенности кристаллогенеза биологических субстратов, является морфометрия. Она может быть реализована в форме визуальных критериев (визуаметрии), а также компьютерного программного анализа изображений (видеофайлов) кристаллограмм [6]. В этом плане нами сформирована, обоснована и предложена к использованию собственная система визуальных параметров для качественно-количественного описания ре-
зультата кристаллизации биосред человека и животных [4].
Иным способом объективизации данных биокристаллоскопии является применение специализированных программ обработки изображений (комплексы ВидеоМорфотест, Рго1;оВ1оо^ Рго1;о-8аНуа и др.) [6]. Применение машинного обсчета устраняет субъективный компонент, но формализация описания кристаллограммы, основанная на ограниченной базе морфотипов кристаллов и их структурных вариантов, снижает чувствительность и информативность компьютерной мор-фометрии фаций.
Таким образом, современная биокристалло-мика, располагая широким спектром методических приемов исследования процесса, динамики и результата дегидратации капли биожидкости, способна стать удобным инструментом в оценке состояния пациентов при проведении восстановительного лечения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека. М., 2001.
2. Денисов А.Б. Алгоритм оценки кристаллических фигур, полученных при высушивании смешанной слюны // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004. Т. 136, № 7. С. 37—40.
3. Мартусевич А.К. Биокристалломика как наука о спонтанном, направленном и управляемом биокри-сталлогенезе // Информатика и системы управления.
2008. № 2. С. 145—148.
4. Мартусевич А.К., Камакин Н.Ф. Унифицированный алгоритм исследования свободного и инициированного кристаллогенеза биологических жидкостей // Клиническая лабораторная диагностика. 2007. № 6. С. 21—24.
5. Новая технология исследования многокомпонентных жидкостей с использованием кварцевого резонатора. Теоретическое обоснование и приложения / Яхно Т.А. с соавт. // Журнал технической физики.
2009. Т. 79, Вып. 10. С. 22—29.
6. Бузоверя М.Э., Шишпор И.В., Шатохина С.Н. Морфометрический анализ фаций сыворотки крови // Клинич. лабораторная диагностика. 2003. № 9. С. 22—23.
~ 34 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999 e-ISSN 2226-7417
Мартусевич А.К., Разумовский А.В., Карузин К.А. Возможности биокристалломных исследований...
----—
T HE POSSIBILITIES OF BIOCRYSTALLOSCOPIC STUDY IN REHABILITATION MEDICINE
A.K. Martusevich1'2, A.V. Razumovsky3, K.A. Karuzin4
'Kirov State Medical Academy, Kirov, Russia
2Privolzhsky Federal Medical Research Centre, Nizhny Novgorod, Russia 3Nizhny Novgorod State Medical Academy, Nizhny Novgorod, Russia 4Scientific Reseach Center of Pharmaco-epidemiological Studies, Moscow, Russia
Annotation. In this paper modern data about biocrystallomics as a new medical and biological science are shown. Bio-crystalloscopic analysis of biofluids is directed on laboratory diagnostics and rehabilitation medicine. Own and other methods of study of biosubstrates crystallogenic properties are classified and systemized. Its specialties and informativity are demonstrated. It is indicated that biocrystallomics methods can be a simple, universal and informative technology of effect monitoring for rehabilitation medicine.
Key words: biocrystallomics, rehabilitation medicine.
REFERENCES
1. Shabalin V.N., Shatokhina S.N. Morfologiya biologicheskih zhidkostei cheloveka. Moscow, 2001.
2. Denisov A.B. Algorithm of estimation of crystal structures, generated at drying of mixed saliva. Builleten experimentalnoi biologii i meditsiny, 2004, vol. 136, no. 7, pp. 37—40.
3. Martusevich A.K. Biocrystallomics as a science about spontaneous and directed biocrystallogenesis. Infor-matika i sistemy upravleniya, 2008, no. 2, pp. 145—148.
4. Martusevich A.K., Kamakin N.F. Unified algorithm of study of free and initiated crystallogenesis of biological fluids. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika, 2007, no. 6, pp. 21—24.
5. Yachno T.A. et al. New technology of study of multicomponent fluids with quartz resonator. Theoretical basis and applications. Zhurnal technicheskoi fiziki, 2009, vol. 79, iss. 10, pp. 22—29.
6. Buzoverya M.E., Shishpor I.V., Shatokhina S.N. Morphometric analysis of blood serum facias. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika, 2003, no. 9, pp. 22—23.
