авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

«Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ – 2012 Материалы ...»

-- [ Страница 5 ] --

СПЕКЛ-КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ МЕТОДЫ В БИОМЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ Д.А.Зимняков Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: zimnykov@mail.ru В статье обсуждены физические принципы методов оптического коге рентного зондирования случайно-неоднородных сред, основанные на корре ляционном анализе пространственно-временных флуктуаций рассеянного ла зерного излучения, а также их возможные приложения в биомедицинской диагностике. Рассмотрено применение спекл-корреляционных методов для анализа микрогемодинамики в поверхностных слоях биотканей и для мони торинга процессов термической модификации биотканей в условиях локаль ного лазерного нагрева.

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЛАЗЕРНОГО АВТОДИННОГО МЕТОДА ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ПАТОЛОГИИ УХА Д.А. Усанов1, А.В. Скрипаль1, О.В. Мареев2, Г.О. Мареев Саратовский государственный университет им Н. Г. Чернышевского Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского E-mail: jey_trasher@mail.ru Исследование подвижности барабанной перепонки в области umbo при помощи лазерного автодинного метода [1,2,3] является весьма ценным для дифференциальной диагностики патологии уха. Полученные в нашем иссле довании результаты наглядно представлены на точечном графике (рисунок), при этом по оси абсцисс откладывается значение костно-воздушного интер вала, зафиксированного у обследуемого на аудиограмме на частоте 1000 Гц;

по оси ординат – разница между средней амплитудой смещения барабанной перепонки в области umbo у отологически здоровых лиц и измеренной ам плитудой смещения барабанной перепонки у обследованного на частоте Гц, УЗД 85 дБ. Возникновение костно-воздушного интервала до 10 дБ обыч но не считается значимым;

стандартное отклонение от среднего значения ам плитуды смещения в области umbo у отологически здоровых лиц составляет ±24,9 нм;

таким образом, на графике разграничена область нормальных зна чений. В эту область попадут также и больные сенсоневральной тугоухо стью, так как в этом случае на аудиограммах не имеется костно-воздушного интервала;

амплитуда смещения барабанной перепонки в области umbo прак тически не отличается от отологически здоровых лиц.

При рассмотрении нескольких подгрупп больных с хроническим оти том можно отметить, что подгруппа II (с большими перфорациями и боль шой амплитудой смещения барабанной перепонки) попадает в область на графике, близкую к подтвержденному оперативным путем случаю с разъеди нением цепи слуховых косточек. Очевидно, кроме наличия перфорации в этих случаях имеется разрушение цепи слуховых косточек.





Больные хроническим гнойным средним отитом со значительной туго ухостью, но уменьшенной амплитудой смещения барабанной перепонки (I подгруппа) – попадают в противоположную подгруппе II область, близко к группе адгезивного отита с выраженными нарушениями слуха. Таким обра зом, у этих больных существуют процессы в барабанной полости, препятст вующих нормальному движению ее структур (холестеатома, рубцовые изме нения, полипы в барабанной полости). Больные с малыми точечными пер форациями барабанной перепонки (III подгруппа) и небольшим снижением слуха по кондуктивному типу примыкают к отологически здоровым лицам.

Больные с острым средним отитом образуют достаточно обособленную группу. Наличие экссудата в барабанной полости резко снижает смещения барабанной перепонки, группа находится достаточно высоко в положитель ной части графика. В достаточной степени отличаются между собой и под группы больных адгезивным отитом, выделенные по степени потери слуха.

Больные с отосклерозом ввиду незначительного изменения подвижности ба рабанной перепонки из-за избирательной фиксации стремени и хорошей под вижности прочих структур среднего уха занимают положение около нулевой точки по оси ординат, примыкая к отологически здоровым лицам.

На основании изложенных данных следует сделать вывод о возможно сти применения методики лазерного автодинного метода измерения смеще ния барабанной перепонки для дифференциальной диагностики различной патологии уха при наличии костно-воздушного интервала. Каждому процес су на данном графике (рисунок) четко соответствует определенная область.

Так, при нанесении данных обследования смещения барабанной перепонки лазерным автодинным методом в области umbo на подобный график, можно сделать заключение о наличии у больного разъединения цепи слуховых кос точек, либо адгезивных процессов или фиксации стремени;

о наличии экссу дата в полостях среднего уха.

Графическое изображение основных групп полученных нами данных в представле нии костно-воздушный интервал/относительная амплитуда смещения области umbo бара банной перепонки. Измерения смещения даны для частоты 1000 Гц, УЗД 85 дБ, костно воздушный интервал на аудиограмме в полосе 1000 Гц. Обозначения групп: ХГСО (1-3) – хронический гнойный средний отит, 3 подгруппы;

РАЗРЫВ – разрыв цепи слуховых кос точек;

ОГСО – острый гнойный средний отит;

АО (1-3) – адгезивный отит, 3 подгруппы;

ОС – отосклероз;

НОРМА – область значений у отологически здоровых лиц.

Библиографический список Мареев Г.О. Основные результаты применения лазерной автодинной уста 1.

новки для измерения вибрационных параметров структур среднего уха человека // Мир науки, культуры и образования. 2012. №2(33). С. 516–519.

Мареев Г.О, Мареев О.В, Дайхес Н.А., Усанов Д.А, Скрипаль А.В. Результаты 2.

клинического исследования подвижности барабанной перепонки лазерным автодинным методом // Вестн. оториноларингологии. 2012. №3. С. 20–23.

Усанов Д.А., Мареев О.В., Скрипаль А.В., Мареев Г.О. Лазерные автодинные 3.

измерения параметров движений барабанной перепонки // Рос. журн. биомеханики. 2012.

Т.16, №1. С.8–21.

МНОГОЗАРОДЫШЕВОСТЬ У РАСТЕНИЙ: ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ФИТОБИОТЕХНОЛОГИЯ Д.С. Демихова Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: Demihovads@mail.ru Многозародышевость (или полиэмбриония ) у растений – одно из важ нейших явлений в репродуктивной биологии [1–4]. Её изучение может спо собствовать решению ряда научных и прикладных вопросов, касающихся разных дисциплин и их разделов – генетических, цитологических, эмбриоло гических, эволюционных, биотехнологических, селекционных, семеновод ческих. Особый интерес представляет связь с неполовыми системами разм ножения –партеногенезом, андрогенезом, гаплоидией, апомиксисом, поско льку в отдельных работах показана возможность повышения эффективности отбора и ускорения селекционного процесса при использовании гаплоидов и андрогенных растений [5–8]. Апомиксис же позволяет закреплять гетерозис и другие уникальные свойства гибридов, устойчивость к различным стресссо вым факторам, биологическую продуктивность в целом и соответственно – повышать урожайность возделываемых культур. При многозародышевости среди близнецовых растений отмечена встречаемость гетероплоидных расте ний – гаплоидов, полиплоидов, анеуплоидов, которые представляют интерес, как ценный исходный селекционный материал. Однако многозародышевость чаще всего встречается с низкой частотой (десятые доли процента). Поэтому актуальной является проблема выявления путей повышения встречаемости многозародышевости у культур, которым она не свойственна. Кроме того, важным является выявление коррелятивных связей с другими выше отмечен ными явлениями, которые трудно доступны для выявления и отбора. Много зародышевость как наиболее простой и легко доступный для анализа приз нак мог бы использоваться в качестве маркерного для их выявления.

Нами значительная часть работ выполнена на кукурузе, поскольку она является одновременно важнейшей сельскохозяйственной культурой и наи более удобным объектом для генетических, эмбриологических и биотехноло гических работ. В перспективе она может стать донором соответствующих генов, когда таковые будут выявлены.

Нами было исследовано несколько десятков линий кукурузы. Полиэмб риония встречалась в пределах 0,05 – 0,01 %. У гибридов между такими ли ниями сохранился такой же уровень частот. Это можно использовать как по ложительный фактор при отборе на полиэмбрионию. Обычно ценному се лекционному материалу (сортам, гибридам) свойственен тот или иной уро вень гетерозиготности и, соответственно, гетерозиса, особенно по структуре урожая и других хозяйственно важных признаков. Для получения линий обычно используют гибриды, так как при этом увеличивается вероятность получения линий с разными комбинациями генов. Поскольку неспецифичес кий гетерозис ( т.е. не по полиэмбрионии) не ведёт к увеличению её частот, то легче будет выявлять линии с её специфическим ядерным или цитоплаз матическим генетическим контролем.

Наряду с этим в потомстве полиэмбрионных растений были отобраны линии, у которых частоты полиэмбрионии были очень высокими (до 6–10 %).

Признак стабильно сохранялся в разные годы, включая экстремальные по за сухе и температуре (2010, 2011гг). В результате проведённых скрещиваний установлено следующее: способность к полиэмбрионии обусловлена генети чески;

признак, контролирующий высокую склонность к полиэмбри-онии яв ляется ядерным, он при скрещивании может передаваться потомству через яйцеклетку и пыльцу, проявляться в гетерозиготе и стабилизироваться при самоопылении и беккроссах и он связан с партеногенезом. Возможность пе редачи признака через пыльцу позволила создать аналоги с нормальной ци топлазмой и цитоплазмами Т, S, C и B – типов, обусловливающих цито плазматическую мужскую стерильность (ЦМС). Показано, что они не влияют на частоту проявления полиэмбрионии. При задержке опыления у обычных линий не отмечено возрастания частот ни гаплоидии, ни полиэмбрионии.

Совершенно иные результаты были получены для партеногенетических линий АТ-3 её аналогов. К ранним срокам опыления мы отнесли те варианты, когда опыление производилось в момент появления первых пестичных ни тей. Задержка опыления составляла трое суток. При задержке опыления в трое суток встречаемость полиэмбрионии была около 2 % (от 1,6 до 1,9 %).

Важным моментом является то, что столь высокая частота полиэмбрионии не зависела (или мало зависела) от цитоплазматических факторов. Это может быть очень важным и полезным признаком при дальнейших работах по соз данию облигатных апомиктичных форм. В этом случае растения не должны будут иметь пыльцу, а ее отсутствие можно будет вызвать с помощью ЦМС.

Частота полиэмбрионии очень сильно зависит от сроков опыления. При сверхраннем сроке (при появлении первых рылец) встречаемость полиэм брионии была на 1–2 порядка ниже. Следовательно, уже в первые три дня в женском гаметофите происходят те изменения, которые ведут к появлению полиэмбрионов. Этот промежуток времени представляет интерес для цито эмбриологических исследований.

Характерной особенностью партеногенетических линий является то, что даже при сверхраннем опылении у части линий частоты полиэмбрионии от носительно высоки (1:1000), если сравнивать с частотами полиэмбрионии обычных линий (в том числе выше приведенных – 1:3000 и менее). Все поли эмбрионы были представлены двойнями. При ранних сроках опыления более 80% двоен были типа 2n-2n. Остальные – типа 2n-n. При задержке опыления 60% -типа 2n-n, 20% - типа n-n, остальные – типа n-n.

Экспериментальные данные приводят к следующему заключению.

• Полиэмбриония в обычном селекционном материале встречается очень редко (с частотами менее 1:2000 – 1: 4000 проростков).

• У линий, предрасположенных к партеногенезу, частоты полиэмбрионии резко возрастают.

• Частоты полиэмбрионии зависят от степени задержки опыления (степени зрелости женских гамет). При раннем опылении в некоторых вариантах полиэмбриония отсутствовала, в других встречалась с частотой 0,1%.

• Полиэмбриония определяется ядерными факторами. Она не зависит от цитоплазм, вызывающих ЦМС Т, S, C, B - типов.

• Выявлены причины наличия или отсутствия связи между полиэмбрионией и моноэмбрионной гаплоидией. Это предопределено типом партеногенеза наследственно – обусловленным или индуцированным.

• Партеногенетическим линиям свойственна высокая частота возникновения близнецов типа n-n и 2n-n. Это может быть индикаторным признаком при отборе на партеногенез.

• Показана возможность выявления гаплоидов в сухих или набухших зерновках, что позволяет создавать большой исходный селекционный материал до весенних полевых работ.

Полученные данные могут быть положены в основу инновационного проекта массового получения гаплоидов для селекционных целей.

Работа выполнена при финансовой поддержке аналитической ведом ственной целевой программы Минобрнауки «Развитие научного потенциала высшей школы» (грант 2.1.1/11524).

Библиографический список 1. Селиванов А.С. Многозародышевость и селекция. Саратов: Изд-во Сарат. ун та, 1983. Ч.1. 84 с.

2. Селиванов А.С., Тырнов В.С. Полиэмбриония и гаплоидия // Гаплоидия и селекция. М.: Наука, 1976. С. 77–87.

3. Лакшманан К.К., Амбегаокар К.Б. Полиэмбриония // Эмбриология растений:

использование в генетике, селекции, биотехнологии. М.: Агропромиздат, 1990. С. 5–38.

4. Батыгина Т.Б., Виноградова Г.Ю. Феномен полиэмбрионии. Генетическая гетерогенность семян //Онтогенез. 2007. Т.38, №3. С. 166–191.

5. Тырнов В.С. Андрогенез in vivo у растений // Биология развития и управление наследственностью. М.: Наука,1986. С. 138–164.

6. Тырнов В.С. Гаплоидия у растений: научное и прикладное значение. М.: Наука, 1998. 53 с.

7. Тырнов В.С. Гаплоидия и апомиксис // Репрод уктивная биология, генетика и селекция. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2002. С. 32–46.

8. Tyrnov V.S. Applied Aspects of Gametophytic Apomixis // Embryology of Flowering Plants : Therminology and Concepts // ed. T. B. Batygina. Enfield (NH), Plymouth, USA:

Science publishers, 2009. Vol. 3. Reproductive Systems. P. 144–147.

ТЕХНОЛОГИЯ ВИТАЛЬНОЙ КЛЕТОЧНОЙ ДИАГНОСТИКИ:

ПРИМЕНЕНИЕ НОВОГО МОДУЛЬНОГО АППАРАТНО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ Д.В. Артемов, В.Б. Метелин, А.В. Матвеева, М.Р. Насыров, И.В. Иванюта, Б.Я. Агаджанян, И.А.Василенко, В.К. Беляков, Е.П. Сухенко Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова, Москва E-mail: svia@rambler.ru Диагностика - сложный процесс познания сущности изменений, возникающих в органах, тканях и клетках живого организма на различных стадиях заболевания. Доступное сегодня изобилие сложных микроскопических систем и флуоресцентных технологий маркировки делает изучение процессов в клетках почти банальностью и позволяет исследователям решать практически любую поставленную задачу. В то же время у каждого из методов существуют свои преимущества и недостатки:

одни не обладают достаточной чувствительностью, другие не позволяют получать количественные данные, третьи слишком дороги для большинства лабораторий. В подавляющем большинстве случаев исследуются параметры фиксированных и окрашенных клеток, что может приводить к искажению или потере информации, требует значительных затрат времени, применения дорогостоящей аппаратуры и реактивов. Поэтому актуальны новые технологии клеточного имиджинга, позволяющие оперативно в реальном времени производить количественный анализ показателей структуры и функции клеток без фиксации и контрастирования изображения.

В последние годы одним из популярных направлений в нашей стране и за рубежом является когерентная фазово-интерференционная микроскопия.

Современные лазерные интерферометры высокочувствительны, по пространственному разрешению занимают промежуточное положение между оптическими и растровыми электронными микроскопами. Их важное свойство - возможность без разрушения объекта проводить измерения с точностью до десятых долей нанометра [1-3]. Новейшие зарубежные и отечественные лазерные оптические диагностические системы не требуют расходных лабораторных материалов, позволяют проводить многопараметровый и объективный анализ морфофункционального состояния клеток и их субклеточных структур, оценку экспрессии активационных маркеров и особенностей внутриклеточного метаболизма и получать результат практически в режиме реального времени.

Нами предложена принципиально новая информационная биотехнология на базе аппаратно-программного комплекса (АПК) для клинической и лабораторной диагностики с цифровой обработкой изображения и биосенсорами нового типа. Основное внимание при анализе возможностей АПК уделено апробации 2 модулей - когерентной фазовой микроскопии (КФМ) и знакопеременного микроэлектрофореза (МЭФ).

Интерпретация фазово-интерференционных клеточных образов достаточно сложна и крайне интересна, т.к. содержит информацию не только о пространственных характеристиках клетки. Трансформации фазового рельефа могут быть вызваны внутриклеточными органеллами и включениями, обладающими различной степенью анизотропии.

Определенную роль играют концентрация, химический состав и агрегатное состояние вещества клетки. Таким образом, можно считать, что фазовые образы живых цитообъектов не только свидетельствуют об особенностях их морфологии, но и в значительной мере отражают состояние клеточного гомеостаза, определяющего уровень взаимоотношений энергетики, трофики и функциональной активности клетки, т.е. ее структурно-метаболическую организацию.

Разработаны способы пробоподготовки, компьютерная система анализа изображений, алгоритмы измерений и идентификации фазовых клеточных портретов, статистическая обработка данных. Алгоритм анализа оптико геометрических параметров фазовых изображений живых клеток крови в режиме реального времени на основе КФМ включает:

• структурно-объемные показатели отдельных клеток (топограмма в псевдоцвете, 3-мерное изображение, оптический профиль, гистограмма распределения фазовых высот) - I уровень;

• расчет фазометрических показателей отдельных клеток (диаметр, периметр, высота, площадь, объем);

оценку распределения объема и площади клетки по уровням сканирования (характеристика адгезивности);

контурное изображение топографии интерференционного поля клетки (послойная интерферограмма в псевдоцвете) - II уровень;

• интегральный морфометрический анализ клеточной популяции по оптико геометрическим показателям (диаметр, периметр, высота, площадь, объем), построение цитограмм - III уровень.

Модуль МЭФ предназначен для исследования электрокинетических свойств живых клеток. Возвратно-поступательные колебания клеток в пере менном поле записываются цифровой видеокамерой в память компьютера, затем полученный видеофайл обрабатывается специализированными про граммами – автоматической NTUComplex (для клеток крови и др. дисковид ных и сферических клеток) и полуавтоматической NTUSimple (для всех дру гих видов клеток, пунктатов и биоптатов тканей) с автоматической выдачей ответа. Кроме средней амплитуды, оцениваются численные значения доли подвижных клеток относительно их общего числа, гистограмма распределе ния клеток по амплитудам, а также значения показателей формы гистограм мы (асиметрия и эксцесса).

Авторами идентифицированы и охарактеризованы витальные фазовые портреты всех клеток крови: эритроцитов, нейтрофилов, моноцитов, Т - и В лимфоцитов, тромбоцитов. В рамках одного метода оценены особенности их морфологии, размерные показатели, функциональная активность. Выявлены и количественно оценены закономерности изменения морфофункционального состояния клеток крови в норме (с учетом возрастных особенностей) и при различных патологических состояниях [4– 7].

Полученные нами результаты свидетельствуют о важной диагностической и прогностической роли неинвазивного мониторинга морфометрических и электрокинетических показателей циркулирующих клеток периферической крови. Важным аспектом нового направления являются технологии цифровой обработки изображений биологических структур, полученных от различных источников. Создание системы единых стандартов, объединяющей результаты обработки полученных изображений, позволит значительно улучшить информативность получаемых данных и повысить качество диагностических заключений и научного анализа. В целом, внедрение итогов работы в клиническую практику в качестве скрининговых методов позволит улучшить результаты диагностики различных заболеваний, снизить частоту рецидивов, повысить эффективность проводимого лечения.

Библиографический список 1.Popescu G., Park Y.K., Lue N., Best-Popescu K. et al. Optical imaging of cell mass and growth dynamics // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2008. Vol. 295. P. 538–544.

2.Tychinsky V.P., Kretushev A.V., Vyshenskaya T.V. et al. Coherent phase microscopy in cell biology: visualization of metabolic states // Biochim. Biophys. Acta. 2005. № 1708.

P.362-366.

3.Vishnyakov G.N., Levin G.G., Minaev V.L. Tomographic Interference Microscopy of Living Cells // Microscopy and Analysis. 2004. Vol.18, №1. P.19-21.

4.Валов А.Л., Василенко И.А., Ватазин А.В.и т.д.. Витальная компьютерная мор фометрия лимфоцитов как неинвазивный метод диагностики острого отторжения почеч ного аллотрансплантата // Альманах клинической медицины. 2009. №20. С.77-82.

5.Ватазин А.В., Фомин А.М., Кошелев Р.В. и т.д. Прижизненная морфометрия тромбоцитов // Вестн. трансплантологии и искусственных органов. 2008. №4 (41). С.52-56.

6.Гаспарян С.А., Адамян Л.В., Василенко И.А. Компьютерная фазовая микроскопия в диагностике и мониторинге больных глубоким инфильтративным эндометриозом // Проблемы репродукции. 2003. №1. С.21-27.

7.Овсянникова Г., Василенко И.А., Метелин В.Б., Кардашова З.З Mетод компью терной лазерной морфометрии в диагностике эритродермических вариантов лимфом кожи // Альманах клинической медицины. 2006. Т. IX. С.94-96.

КОНФОКАЛЬНАЯ ЛАЗЕРНАЯ СКАНИРУЮЩАЯ МИКРОСКОПИЯ КАК ОПТИМАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРИЯДЕРНЫХ ДОМЕНОВ НА ПРИМЕРЕ КАНОНИЧЕСКИХ ТЕЛЕЦ КАХАЛА ИЗ ЯДЕР ООЦИОВ ПТИЦ Т.А.Ходюченко, А.В.Красикова Санкт-Петербургский государственный университет E-mail: spbchromas@gmail.com В настоящее время конфокальная микроскопия широко применяется для исследования различных биологических систем. В отличие от широко польного флуоресцентного микроскопа конфокальный лазерный сканирую щий микроскоп дает возможность последовательно сканировать сигналы от мишеней, располагающихся в разных плоскостях. В результате получается более четкое трехмерное изображение исследуемого объекта, которое дает возможность оценить пространственное расположение сигналов друг отно сительно друга. Данный метод особенно удобен для анализа молекулярного состава крупных клеточных органелл и отдельных внутриядерных доменов.

Наши исследования проводились на примере эволюционно консервативных внутриядерных телец - телец Кахала (ТК).

ТК присутствуют в ядрах половых и соматических клеток многих групп организмов [1, 2]. Эти специализированные внутриядерные органеллы принимают участие в биогенезе малых ядерных (мя) и ядрышковых РНК, ко торые необходимы для осуществления сплайсинга предшественников мат ричной РНК и процессинга рибосомной РНК [3, 4]. ТК имеют модульную ор ганизацию, свидетельствующую об изменчивости молекулярного состава и функций этих телец в зависимости от потребностей клетки. Основными мар керными компонентами ТК являются аутантиген коилин, специфичная для ТК РНК U85, а также белок SMN, который в комплексе с геминами обеспе чивает in vivo сборку Sm-белков с формированием мяРНК [5].

Для исследования молекулярного состава и этапов биогенеза аналогов ТК в ядрах ооцитов птиц использовали лазерный сканирующий конфокальный микроскоп Leica TCS SP5 (Germany, Leica Microsystems CMS GmbH) ресурс ного центра СПбГУ ЦКП «Хромас».

Лазерный сканирующий конфокальный микроскоп Leica TCS SP5 ЦКП «Хромас» оборудован диодным (405 нм), аргоновым (488 нм) и гелий неоновыми лазерами (543 нм и 633 нм). Для возбуждения флуорохромов Alexa-488 (зеленый, максимум спектра испускания 517 нм) и Cy3 (красный, максимум спектра испускания 565 нм), коньюгированных с используемыми в работе вторыми антителами, применяли аргоновый и гелий-неоновый ( нм) лазеры соответственно. Для предотвращения возможного перекрывания спектров флуоресценции флуорохромов при анализе препаратов с двойным иммунофлуоресцентным окрашиванием использовали последовательное ска нирование кадров по каждому каналу, а затем совмещали полученные изо бражения с помощью специальной компьютерной программы LAS AF (Leica Microsystems).

Для анализа препаратов использовали объективы Leica x20/1 и х40/1;

при сканировании по оси Z шаг соответствовал максимальному разрешению для каждого объектива. Яркость и контрастность изображения оптимизиро вали с помощью параметров: напряжение на фотоприемнике (gain) и уста новление порогового уровня сигнала (offset). Для подавления шумов для ка ждого конфокального изображения проводили усреднение изображения по кадрам сканирования. Дополнительно для каждого конфокального изображе ния образца получали соответствующее ему изображение в проходящем све те.

Измерения относительной интенсивности флуоресценции в плоскости XY вдоль направляющей прямой и морфометрический анализ различных внутриядерных структур после окрашивания с помощью антител или флуо рохромов проводили в этой же программе с помощью инструментов вкладки Quantify – измерение распределения интенсивности. Для построения трех мерных реконструкций ядер ооцитов и максимальных проекций применяли инструменты вкладки 3D Projection в режиме максимальной проекции про граммы LAS AF (Leica-Microsystems).

В ходе исследования ядер ооцитов голубя сизого (Columba livia) ранних стадий развития с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроско пии мы обнаружили, что в ядрах маленьких ооцитов (менее 90 мкм в диамет ре) из яичника неполовозрелых самок (возрастом до 1 месяца) присутствует два типа телец: коилин-позитивные и симплекин- позитивные. В то же время в ядрах ооцитов поздних стадий развития симплекин-содержащие тельца не об наруживались. При этом в коилин-позитивных тельцах маленьких ооцитов был выявлен белок гемин. Таким образом, в ранних ооцитах голубя, наряду с ядрышками и SC35-доменами, функционируют канонические ТК. Использо вание конфокальной микроскопии позволяет определить взаиморасположение маркерных молекул в исследуемом домене, что дает нам много сравнительной информации о молекулярном составе и этапах биогенеза различных внутри ядерных телец.

Работа была выполнена в рамках ГК 14.740.11.1189.

Библиографический список 1.Gall J.G. Cajal bodies: the first 100 years // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2000. Vol. 16.

P. 273-300.

2.Morris G.E. The Cajal body // Biochimica et Biophysica acta. 2008. Vol. 1783.

P. 2108-2115.

3.Gall J.G., Bellini M., Wu Z., Murphy C. Assembly of the nuclear transcription and processing machinery: Cajal bodies (coiled bodies) and transcriptosomes // Mol. Biol. Cell.

1999. Vol. 10. P. 4385-4402.

4.Cioce M., Lamond A.I. Cajal bodies: a long history of discovery // Annu. Rev. Cell.

Dev. Biol. 2005. Vol. 21. P. 105-131.

5.Liu J.-L., Wu Z., Nizami Z., Deryusheva S., Rajendra T.K., Beumer K.J., Gao H., Matera A. G., Carroll D., Gall J. G. Coilin is essential for Cajal body organization in Drosophila melanogaster // Mol. Biol. Cell. 2009. Vol. 20, № 6. P. 1661-1670.

АНАЛИЗ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ БОЛЬНЫХ РАКОМ И ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ Е.Б. Букреева1, А.А. Буланова1, Ю.В. Кистенев1, Д.А. Кузьмин1,3, С.А. Тузиков2, Е.Л. Юмов ГБОУ ВПО СибГМУ Минздравсоцразвития России, Томск ФГБУ НИИ онкологии СО РАМН, Томск;

Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН, Томск E-mail: band107@mail.ru Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и рак легких (РЛ) сегодня стоят на одном из первых мест среди причин смертности населения.

Кроме того, ХОБЛ относится к числу тех заболеваний, при которых высок риск развития онкологии, в том числе РЛ. Поэтому очень важно выявлять больных ХОБЛ и РЛ на ранних этапах заболеваний. Среди существующих методов диагностики в настоящее время используется большое количество высокотехнологичных методик, но ни одна из них не является скрининговой и абсолютно безопасной [1,2].

С нашей точки зрения метод лазерного оптико-акустического газоана лиза (ЛОАГ) в этом случае может выступить перспективным методом диаг ностики. Поэтому целью нашей работы являлась проверка возможности ис пользования ЛОАГ для оценки состояния больных ХОБЛ и РЛ.

Материалом для проведенного исследования послужили пробы газовы делений, взятые у больных и условно здоровых добровольцев – пробы выды хаемого воздуха, мазки с кожных покровов предплечья, слизистой зева и щек. В качестве добровольцев, имеющих бронхолегочные заболевания, вы ступили больные ХОБЛ, набранные в пульмонологическом отделении Го родской клинической больницы №3;

пациенты с РЛ, набранные в торакоаб доминальном отделении НИИ онкологии. В качестве условно здоровых доб ровольцев выступили юноши, учащиеся Сибирского государственного меди цинского университета. В результате набора материала было сформировано четыре группы: здоровые некурящие, здоровые курящие, больные ХОБЛ, больные РЛ. Полученные пробы анализировались при помощи лазерных оп тико-акустических газоанализаторов: с внутрирезонаторным расположением детектора (ILPA-1), с внерезонаторным расположением детектора (LGA-2).

Все данные, зарегистрированные на двух приборах, подвергались интерка либровке путем ввода поправочных коэффициентов, полученных при изме рении коэффициентов поглощения поверочной газовой смеси СО2.

В результате анализа были получены файлы-сканы исследуемых проб, представляющие собой набор коэффициентов поглощения в области 9- мкм. Для уменьшения погрешностей сканирование каждой пробы на LGA- и ILPA-1 проводилось несколько раз. Данные полученных сканов усредня лись по колебательным полосам генерации СО2-лазера, входящего в состав газоанализаторов.

Далее проводился статистический и интеллектуальный анализ. Пред ставление полученных результатов в удобном для визуального восприятия виде проводилось с применением метода упругих карт, основанного на мето де анализа данных по их главным компонентам [3].

В результате обработки данных были получены графики, представ ляющие распределение точечных оценок, спроецированных на гиперпло скость главных компонент исходного набора данных. В качестве примера на рисунке представлен график данных о выдыхаемом воздухе.

График распределения точечных оценок больных РЛ, больных ХОБЛ в срав нении со здоровыми добровольцами, курящими и некурящими На примере полученных спектральных данных выдыхаемого воздуха видно, что возможно достаточно полное разделение групп здоровых людей и пациентов с указанными нозологиями бронхолегочных заболеваний. Это го ворит о возможности применения метода ЛОАГ для оценки состояния боль ных хронической обструктивной болезнью и раком легких. Таким образом, можно сделать вывод о применимости изложенных методик в диагностиче ских исследованиях бронхолегочных заболеваний (ХОБЛ и РЛ).

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 11-02-98005_р_сибирь_а).

Библиографический список 1.Нидюлин В.А., Эрдниева Б.В. Об эпидемиологии рака легкого // Мед. вестн. Баш кортостана. 2009. Т. 4, №1. С.66-71.

2. http://www.rmj.ru/articles_5819.htm . Чучалин А.Г. Хроническая обструктивная бо лезнь легких и сопутствующие заболевания. Ч. II. ХОБЛ и некардиальные поражения.

(обращение к ресурсу 20.08.2012).

3. http://rcs.chph.ras.ru/Tutorials/pca.htm . Метод главных компонент (PCA). (об ращение к ресурсу 20.08.2012).

СИНТЕЗ И ПРИМЕНЕНИЕ УСИЛЕННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МЕТКИ НА ОСНОВЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК И НЕОРГАНИЧЕСКИХ НАНОНОСИТЕЛЕЙ В ИММУНОХИМИЧЕСКИХ ТЕСТ-МЕТОДАХ В.В. Гофтман, Е.С. Сперанская, И.Ю. Горячева Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: goftman@bk.ru Квантовые точки (КТ), благодаря уникальным флуоресцентным свой ствам, являются перспективной биометкой, в частности для иммунохимиче ского анализа [1]. Характерными особенностями КТ являются: широкая по лоса поглощения, узкий и симметричный пик эмиссии, высочайшая (по срав нению с широко известными органическими флуорофорами) фотостабиль ность;

возможность варьирования цвета свечения в зависимости от размера частиц позволяет проводить мультианализ. Более того, КТ по размеру сопос тавимы с размерами белковых молекул, что упрощает их конъюгацию [2].

Для использования в биоаналитических целях КТ должны быть водорастворимы и биосовместимы, обладать четким распределением частиц по размерам и быть стабильными при хранении.

Авторами разработана методика синтеза КТ типа ядро-оболочка со структурой CdSe/ZnS и CdSe/CdS/ZnS. Оболочка из широкозонного полупроводника значительно повышает яркость флуоресценции, а также предотвращает окисление ядра, тем самым повышая стабильность частиц во времени и мешает проникновению токсичных ионов Cd2+ в окружающую среду.

Для придания полученным КТ водорастворимых свойств были исполь зованы 2 подхода, позволяющие получать гидрофильные КТ с высоким кван товым выходом и низкими потерями материала:

метод замещения гидрофобных лигандов гидрофильными [3] (напри мер, молекулами 1-меркаптоуксусной кислоты, имеющей за счёт атома серы высокое сродство к поверхности КТ, а за счёт карбоксильной группы - гид рофильные свойства);

метод инкапсуляции КТ в амфифильную полимерную оболочку [4]. При таком способе гидрофилизации поверхности каждая КТ покрыта полимерной оболочкой - в таком виде их уже можно использовать в качестве флуорес центных меток для высокочувствительного иммунохимического анализа. Та кие метки позволяют повысить чувствительность определения по сравнению с широко известными ферментными метками [5].

Нами предполагается дальнейшее улучшение свойств метки путем объ единения в одной метке нескольких квантовых точек. В качестве носителя будут использованы углеродные нанотрубки и наночастицы силикагеля.

Данные материалы выбраны вследствие их биосовместимости, а также под ходящего размера. Это позволит значительно увеличить аналитический сиг нал (интенсивность флуоресценции биометки) и соответственно снизить пре дел обнаружения метода.

Библиографический список 1.Beloglazova N.V., Goryacheva I.Yu., Niessner R., Knopp D.. A comparison of horse radish peroxidase, gold nanoparticles and quantum dots as labels in non-instrumental gel-based immunoassay // Microchim. Acta. 2011. Vol. 175. P.361-367.

2.Sapsford K.E., Pons T., Medintz I.L., H. Mattoussi. Biosensing with Luminescent Semiconductor Quantum Dots // Sensors. 2006. Vol. 6. Р. 925-953.

3.Smith A.M., Duan H., Rhyner M.N., Ruan G., Nie S. A systematic examination of sur face coatings on the optical and chemical properties of semiconductor quantum dots // Phys.

Chem. Chem. Phys. 2006. Vol. 8. Р. 3895–3903.

4.Hezinger A.F.E., Tebmar J, Gpferich A. Polymer coating of quantum dots – A power ful tool toward diagnostics and sensorics // Eur. J. Pharm Biopharm. 2008. Vol. 68. P.138–152.

5.Beloglazova N.V., Speranskaya E.S., De Saeger S., Hens Z., Ab S., Goryacheva I.Yu.

Quantum dot based rapid tests for zearalenone detection // Analytical Bioanalytical Chemistry.

2012. Vol.403. P. 3013-3024.

АНАЛИЗ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И МЕТОДОМ ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМИ ВИРУСНЫМИ ГЕПАТИТАМИ Ю.В. Кистенев1, К.И. Чуйкова1, С.С.Гомбоева ГБОУ ВПО СибГМУ Минздравсоцразвития России Институт оптики атмосферы СО РАН E-mail: saya2307@mail.ru Цель работы - выявление возможности оценки состояния больных ге патитом на основе анализа выдыхаемого воздуха методом лазерной оптико акустической спектроскопии и методом главных компонент.

Материалы и методы Обследование проводилось на базе инфекционного отделения МКЛПМУ «Городская больница №3» г. Томска. В ходе эксперимента было обследовано 60 человек, мужчины и женщины в возрасте 18-45 лет (средний возраст составлял 26,71±5,96 лет). Основную группу составили 30 пациентов с диагнозом – острый вирусный гепатит (А, В, С) средней степени тяжести в период разгара заболевания (2 – 3-я неделя желтушного периода).

Диагноз - острый вирусный гепатит - устанавливался на основании стандартных клинико-лабораторных критериев (общеклинический анализ крови, серологическое исследование с обнаружением маркеров вирусных ге патитов и УЗИ органов брюшной полости для определения состояния печени и желчного пузыря).

Для контрольной выборки исследования в количестве 30 человек ос новополагающим критерием было отсутствие в крови серологических марке ров вирусных гепатитов А, В и С при соматическом благополучии испытуе мого.

Из исследования исключались субъекты, злоупотребляющие алкоголем и/или наркотиками, имеющие тяжелые сопутствующие заболевания (бронхи альная астма, сахарный диабет и др.). У женщин не было mensis на момент обследования. Все манипуляции проводились после письменного соглашения обследованных добровольцев.

Пробы воздуха исследовались в лаборатории внутрирезонаторным ла зерным оптико-акустическим сенсором ILPA-1, на основе СО2-лазера, гене рирующего узкополосное излучение с диапазоном перестройки 9,2 – 10, мкм. Принцип действия сенсора основан на использовании оптико акустического эффекта, который заключается в возникновении акустических колебаний в газовой смеси вследствие преобразования части резонансно по глощенной смесью энергии повторяющихся импульсов лазерного излучения в тепловую. Регистрация акустических колебаний осуществляется микрофо ном. Основными достоинствами оптико-акустического сенсора являются вы сокое спектральное разрешение, высокая чувствительность по показателю поглощения, отсутствие сигнала, если спектральная линия излучения нахо дится вне линий поглощения исследуемой газовой смеси, малый объем ис следуемого образца газовой пробы [1-4].

Анализ спектров поглощения выдыхаемого воздуха больных проводил ся с помощью метода главных компонент. Метод позволяет решать задачу оптимального уменьшения размерности исходных многомерных данных пу тем перехода к новым переменным (главным компонентам), являющимся не коррелированными нормированными линейными комбинациями исходных наблюдаемых переменных. Эти комбинации строятся таким образом, что их характеристики рассеяния (дисперсии) располагаются в убывающем порядке.

Предполагается, что небольшое число главных компонент (обычно две - три) могут взять на себя (объяснить) большую часть общего рассеяния исходных данных [5]. Для анализа данных использовалась программа VidaExpert.

Результаты и их обсуждение В результате проведенного анализа было выделено 3 обобщенных фак тора, с помощью которых можно объяснить наблюдающиеся взаимосвязи между отдельными показателями.

На долю этих факторов приходится 55,9% общей дисперсии выборки.

Наибольший вклад в общую дисперсию выборки (50,9%) осуществля ется фактором, который был обозначен как газоанализ выдыхаемого воздуха.

На этот фактор более других влияли такие характеристики, как коэффициент поглощения выдыхаемого воздуха разных длинах волн.

Следующий по величине вклада в суммарную дисперсию выборки (2,4%) фактор был идентифицирован как биохимические показатели крови.

Наибольшие нагрузки на этот фактор имели уровень прямого билирубина (0,436), активность АСТ (0,435), уровень общего билирубина (0,424) и уро вень АЛТ (0,417).

Третий фактор, подлежащий идентификации (его вклад был равен 2,6%), был обозначен как общий анализ крови. В нем наибольшие нагрузки приходились на показатели гемоглобина (0,436), количества эритроцитов (-0,364), тромбоцитов (-0,316).

Таким образом, состояние пациента может быть оценено по трем неза висимым параметрам: газоанализ выдыхаемого воздуха, биохимический ана лиз крови и общий анализ крови. Последние два хорошо известные и широко используемые методы оценки состояния пациентов, в том числе с заболева ниями печени. Поэтому наиболее важным результатом проведенного анализа следует считать выделение у пациентов самостоятельного и наиболее значи мого фактора, обусловленного сочетанием коэффициентов поглощения вы дыхаемого воздуха на разных длинах волн.

Результаты нашего исследования свидетельствуют о потенциале ис пользования анализа выдыхаемого воздуха у больных острыми вирусными гепатитами методом лазерной оптико-акустической спектроскопии и мето дом главных компонент для оперативной неинвазивной диагностики и мони торинга состояния печени. Необходимо продолжить исследование возможно стей данного метода.

Библиографический список 1. Степанов Е.В. Методы высокочувствительного газового анализа молекул биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Сб. науч. тр. ИОФ им. А. М. Про хорова. 2005. № 61. С. 5-47.

2. Бочкарева О.П., Кистенев Ю.В., Красноженов Е.П. и др. Оценка состояния микрофлоры полости рта методом лазерной оптико-акустической спектроскопии // Бюл.

сибирской медицины. 2010. № 1. С. 26-30.

3. Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А., Федотов Ю.В. Лазерный оптико акустический анализ многокомпонентных газовых смесей. М.: Изд-во МГТУ им.

Н. Э. Баумана, 2003. 352 с.

4. Приложения лазеров в биологии и медицине: учеб. пособие /под ред.

Ю.В. Кистенева. Томск: Изд-во ТПУ, 2007. 181 с.

5. Авшалумов А. Ш., Марковский В. Б., Синицына Е. Н., Филаретов Г. Ф. Метод главных компонент как средство обработки данных перорального глюкозо-толерантного теста // Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе. 2009. С.

281-283.

МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИ СОЗДАНИИ СЕНСОРНЫХ ОБРАЗЦОВ С МИКРОННЫМИ И СУБМИКРОННЫМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ОБЛАСТЯМИ ПОВЕРХНОСТИ И.В.Маляр, С.В. Стецюра Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: imalyar@yandex.ru Начиная с 70-х г. XX в. существует идея использования полупроводни ковых приборов для детектирования биологических объектов [1]. Имеется ряд работ по исследованию ДНК [2, 3] и белков [4, 5]. Главной целью боль шинства исследований является создание биочипов – относительно дешёвых устройств, позволяющих проводить быстрый комплексный экспресс-анализ органических жидкостей по максимальному количеству соединений. Это пе рекликается со старой идеей по созданию «электронного носа». Для реализа ции обеих идей необходимо создание электрически активных неоднородно стей на поверхности полупроводниковой подложки, которые будут чувстви тельны к различным соединениям. Было предложено несколько подходов: от механических до фотолитографических. Однако у каждого подхода наряду с преимуществами существуют свои недостатки.

В данной работе предлагается ещё один подход для создания электри чески активных неоднородностей на поверхности полупроводниковой под ложки, основанный на изменении скорости адсорбции и качества адсорбиро ванного слоя под действием света – фотосорбции.

Проведенные нами исследования показали, что на эффективность ад сорбции и последующего детектирования влияют такие параметры подложки (детектора), как плотность заряда на его поверхности и морфология.

Для экспериментов были выбраны кремниевые монокристаллические подложки n-Si (100) с = 3-6 Ом·см и n-Si (111) с = 7,5 Ом·см. А также p-Si (100) с = 10 Ом·см и p-Si (111) с = 12 Ом·см. Подложки кипятились в рас творе NH3OH : H2O2 : H2O = 1 : 1 : 4 при 75°С в течение 15 минут. После это го промывались в течение 20 минут в деионизованной воде и сушились в по токе сухого азота. Такая обработка приводит к удалению органики и закреп лению отрицательно заряженных OH-групп на их поверхности.

Шероховатость подложек, измеренная с помощью атомно-силовой мик роскопии, составила менее 1. Проведенные опыты по адсорбции биологи ческих молекул и наночастиц показали невозможность закрепления на по верхности данных подложек, что может быть вызвано как механическими и электростатическими свойствами поверхности, так и морфологией подложки и осаждаемых объектов, так как биологические молекулы – высокомолеку лярные соединения, которые часто обладают высокой инертностью, и просто смываются при промывке или сушке образцов. Золотые наночастицы также обладают высокой жесткостью и низкими адгезионными свойствами.

Поэтому на кремниевые подложки было проведено осаждение высоко молекулярного полиэлектролита – полиэтиленимина (ПЭИ) с молекулярной массой 600-1000 кДа в растворе с концентрацией 1 мг/мл. Полученные об разцы промывались деионизованной водой и просушивались потоком сухого азота. Слой ПЭИ обладает низкой твёрдостью и высокими адгезионными способностями.

Было установлено, что осаждение при одновременном освещении под ложек He-Cd лазером с длиной волны 442 нм приводит к снижению шерохо ватости осаждаемого слоя с 1,5 до 1 за счёт изменения конформации осаждённых молекул, которое, в свою очередь, происходит в результате из менения плотности поверхностного заряда при освещении подложки. Это также приводит к уменьшению эффективной толщины адсорбируемого слоя, что подтверждается измерениями эллипсометрии.

Измерения поверхностной фотоэдс с помощью зонда Кельвина показа ли, что даже незначительное изменение толщины адсорбируемого слоя (2 ) приводит к существенному изменению поверхностного изгиба зон (130 мВ) и потенциала поверхности (65 мВ) для n-Si (рис. 1). Для p-Si изменение на приводит к изменению поверхностного изгиба зон на 20 мВ и потенциала по верхности - на 70 мВ. Кроме того, указанные параметры линейно зависят от толщины.

Рис. 1. Зависимости изгиба зон и изменения измеряемой зондом Кельвина разности потенциалов между золотым зондом и кремниевой подложкой с нанесённым слоём полиэтиленимина (ПЭИ) в зависимости от толщины слоя ПЭИ, измеренной с помощью эллипсометрии Сопоставление данных оже-спектроскопии и измерения туннельных ВАХ также показало линейную зависимость изменения туннельного барьера от концентрации азота на поверхности, которую однозначно можно связать с количеством адсорбированного слоя ПЭИ.

Дальнейшие опыты показали, что на полученные кремниевые подлож ки с ПЭИ можно закрепить / осадить как биологические молекулы (тимусная ДНК и альбумин (рис. 2)), так и золотые наночастицы диаметром 20 нм, ста билизированные в лимонной кислоте и имеющие отрицательный заряд в воде при нейтральном pH (рис. 3). Причем адсорбцией также можно управлять с помощью света. В частности, золотые наночастицы хуже осаждаются на кремниевые подложки p-Si с адсорбированным слоем ПЭИ при освещении белым светом.

Рис. 2. ИК-спектр оптической плотности для кремниевой подложки с осаж дёнными на него ПЭИ и альбумином 600nm Рис. 3. АСМ-изображение кремниевой подложки с осаждённым слоем ПЭИ и золотыми наночастицами диаметром 20 нм Таким образом, был предложен и исследован новый метод закрепления на поверхности полупроводниковых подложек функциональных групп, осно ванный на изменении электростатических и механических свойств поверхно сти детектора.

Библиографический список 1.Bergveld P. Development, operation, and application of the ion-sensitive field-effect transistor as a tool for electrophysiology// IEEE Trans. Biomed. Eng. 1972. BME19. P. S342– S351.

2.Fritz J., Cooper E.B., Gaudet S., Sorger P.K., Manalis S.R. Electronic detection of DNA by its intrinsic molecular charge // PNAS. 2002. Vol. 99 (22). P. 14142–14146.

3.Uslu F., Ingebrandt S., Mayera D., Bcker-Meffert S., Odenthal M., Offenhusser A.

Labelfree fully electronic nucleic acid detection system based on a field-effect transistor device // Biosensors and Bioelectronics. 2004. Vol. 19. P. 1723–1731.

4.Bergveld P., Sibbald. A. Analytical and Biomedical Applications of Ion-selective Field effect Transistors. Elsevier, 1988. 188 p.

5.Janata, J. Twenty years of ion-selective field-effect transistors // Analyst. 1994.

Vol. 119. P. 2275–2278.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ДИФФУЗИИ ГЛЮКОЗЫ И ГЛИЦЕРИНА В ДЕРМЕ КОЖИ Д.К.Тучина1, А.Н.Башкатов1, Э.А.Генина1, В.В. Тучин1- Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Институт точной механики и управления РАН, Саратов, Россия Университет Оулу, Финляндия E-mail: tuchinadk@mail.ru Представлены результаты исследований диффузии глюкозы и глицери на в коже крысы in vitro. Эксперименты проводились на двадцати образцах кожи белых аутбредных лабораторных крыс, полученных посредством аутоп сии.

Определение коэффициентов диффузии глюкозы и глицерина было вы полнено на основе анализа временной динамики изменения коллимированно го пропускания образцов кожи, помещенных в водные растворы глюкозы (40%) и глицерина (58%). Спектральная зависимость коллимированного про пускания образцов кожи регистрировалась с помощью многоканального спектрометра USB4000-Vis-NIR (Ocean Optics, США) в спектральном диапа зоне 400–1000 нм. Регистрация спектров проводилась каждые 5 минут в тече ние 2 часов.

Метод измерения коэффициентов диффузии глюкозы и глицерина осно ван на том, что исследуемые растворы глюкозы и глицерина имеют показа тель преломления больший, чем показатель преломления внутритканевой жидкости. Следовательно, при проникновении исследуемых растворов в тка ни кожи происходит согласование показателей преломления коллагеновых волокон и внутритканевой жидкости, и наблюдается снижение светорассея ния и рост коллимированного пропускания. Анализ временной динамики из менения коллимированного пропускания образцов кожи, помещенных в вод ные растворы глюкозы и глицерина, позволяет, в рамках модели свободной диффузии, определить коэффициенты диффузии глюкозы и глицерина в тка нях кожи. Для определения коэффициентов диффузии данных веществ в коже была разработана специальная компьютерная программа, учитывающая как структурно-морфологические особенности тканей кожи и физико-химические данные диффундирующих жидкостей, так и особенности распространения проникающих агентов в капиллярно-пористых средах.

На основе экспериментально измеренной временной динамики колли мированного пропускания тканей кожи и разработанной физико математической модели их проницаемости были рассчитаны коэффициенты диффузии в них глюкозы и глицерина. Коэффициент диффузии глюкозы ра вен (1.52±1.62)10-6 см2/с. Коэффициент диффузии глицерина равен (2.11±1.2)10-6 см2/с.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОПОЛЕВОЙ МАГНИТНО РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГОРАФИИ Я.В. Фаттахов, А. Р. Фахрутдинов, В. А. Шагалов, В. Н. Анашкин, Н. А. Крылатых, И. А. Нурмамятов Казанский физико-технический Институт им. Е.К. Завойского E-mail: fattakhov@kfti.knc.ru Методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), в том числе магнитно резонансная томография (МРТ), получили широкое применение в различных областях науки для решения прикладных задач. Данный метод также приме няется в медицине для диагностики различных патологий. Это обусловлено рядом преимуществ, которыми обладает метод МРТ перед другими методи ками. В первую очередь это высокое пространственное разрешение и воз можность визуализировать любой орган человеческого организма без полу чения деструктивной нагрузки: отсутствие ионизирующего излучения и па тогенных полей позволяет безвредно проходить МРТ-обследование. Помимо этого, МРТ-диагностика дает высочайший контраст мягких тканей и возмож ность визуализации сосудов, что является ключевым в вопросах лечения он кологии и нарушений ЦНС. Также существуют специализированные томо графы для диагностики патологии суставов или органов зрения.

Данный метод диагностики, обладая высокой информативностью, име ет существенный недостаток: высокая стоимость аппаратов МРТ;

это обу словлено основной составляющей томографа – магнитом. Различают три ти па магнитов – сверхпроводящие, постоянные и резистивные. Каждый из этих типов имеет свои достоинства и недостатки: любой томограф является ком промиссным инженерным решением между качеством получаемого сигнала, размерами аппарата и стоимостью его изготовления и обслуживания.

Томографы на резистивном магните позволяют получать диагностиче ские изображения практически любых патологий, при этом имеют компакт ные размеры и низкие эксплуатационные расходы. Томографы подобного рода уступают сверхпроводящим томографам и томографам на постоянном магните по качеству получаемых изображений, однако лишены их недостат ков.

В практике западной медицины широко распространена ситуация, ко гда медицинский центр обладает основным высокопольным сверхпроводя щим томографом и дополнительным, на постоянном или резистивном магни те, которые необходимы для разгрузки основного аппарата.

По данным на 2011 г., в России ежегодно закупают порядка 80 аппара тов МРТ на сумму 250 – 300 млн дол. (средняя стоимость аппарата МРТ – 120 млн руб.). На данный момент в России существует всего несколько орга низаций, которые занимаются производством томографов. Одна из этих ор ганизаций – Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского, занимается разработкой, проектированием и производством томографов на резистивном и постоянном магните с 1996 г. Напряженность магнитного по ля в томографах серии ТМР-КФТИ на резистивном магните составляет 0, Тл. Данные низкопольные томографы изначально проектировались как дос тупные и недорогие диагностические аппараты, которые найдут широкое применение в небольших клиниках, и как дополнительный аппарат к основ ному высокопольному томографу.

За время эксплуатации томографов серии ТМР-КФТИ было обследова но более 20 000 пациентов с различными патологиями мягких тканей, при этом необходимость в дополнительном обследовании на сверхпроводящем томографе наблюдалась в 8–10% случаев обследования пациентов. Диагно стические возможности низкопольной томографии характеризуются широ ким списком диагностируемых патологий:

посттравматические внутримозговые гематомы;

постишемические глиозные изменения;

врождённая гидроцефалия (водянка мозга);

приобретённая внутренняя гидроцефалия;

аденома гипофиза;

опухоли мозга;

сосудистая энцефалопатия;

аномалия краниовертебральной зоны;

врождённые нарушения развития головного мозга;

грыжи дисков;

грыжи Шморля;

протрузии дисков;

посттравматические гематомы суставов;

артриты.

Также в ходе экспериментальных работ и при обследовании пациентов за годы эксплуатации томографов серии ТМР-КФТИ было показано более эффективное применение контрастных агентов в низкопольной томографии, по сравнению с томографией высоких полей [1].

Помимо этого, низкопольные аппараты отличаются относительно не высокой ценой (на порядок ниже сверхпроводящих аппаратов), что является немаловажным фактором в географии размещения данных томографов: для большинства областных центров здравоохранения и небольших клиник аппа раты серии ТМР-КФТИ являются оптимальным вариантом по соотношению цена – качества. При том, что оснащение клиник нерегионального масштаба является остросоциальным вопросом и задачей федерального уровня, высо чайшие перспективы применения низкополевой томографии остаются вне всякого сомнения.

Библиографический список 1.Балакин В.Е., Биктимиров Э.Ф., Гилязутдинов В.А., Жаворонков А.Е., Салихов К.М., Сахапова Л.Р., Фаттахов Я.В., Хабиров Р.А., Хасанов Р.Ш., Хафизов Р.Т., Юсупова Л.Р. Исследование эффективности визуализации с применением контрастных веществ в низкополевой томографии // Онкохирургия. 2009. №2. С.86.

ЛАЗЕРНАЯ ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА КАК НЕИНВАЗИВНЫЙ МОНИТОРИНГ ФАРМАКОДИНАМИКИ О.Д. Смирнова, Д.А. Куликов, Д.А. Рогаткин Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф.Владимирского E-mail: smirnova0ksana@ya.ru Вот уже более полувека лазерная флюоресцентная диагностика (ЛФД) развивается для применения в клинических целях. Однако область оптиче ской диагностики оставляет за собой массу открытых вопросов и как резуль тат – отсутствие конкрентных стандартизированных методик неинвазивной диагностики in vivo [1].Даже такая простая идея, как флюоресцентное мече ние фармпрепаратов для контроля их распределения в организме не получи ло до сих пор практического применения [2].

По большей части эти проблемы являются следствием сложности точ ного физико-математического моделирования оптических сигналов ткани в ответ на воздействие лазерного излучения [3]. Даже оптически однородные стационарные многокомпонентные мутные среды имеют сложную и немоно тонную зависимость амплитуды флюоресцентного сигнала от концентрации отдельных компонентов [4]. Реальные живые биологические ткани к тому же высоко неоднородны и нестационарны, например по кровенаполнению [5].

Тем не менее, синергизм феноменологического (экспериментального) и тео ретического (модельного) исследований способен, по нашему мнению, дать полезные наработки для внедрения методик неинвазивной оптической диаг ностики in vivo/in situ.

Так, например, мониторинг фармакодинамики биосовместимых биоре зорбируемых полимеров удобно осуществлять при помощи предварительно го послойного флюоресцентного мечения используемых полимеров, чтобы по флюоресценции в режиме реального времени отслеживать фармакодина мику этих препаратов in vivo. На пути количественных оценок присутствия в тканях исследуемых препаратов стоит несколько основных сложностей: учет новых токсикологических свойств флюорофора при связи с полимерными субединицами, учёт иммобилизации компонентов иммунного ответа тканей, учёт различной мутности исследуемых сред, влияющей непосредственно на амплитуду исследуемого сигнала, различие диагностируемых объёмов при этом, наблюдаемые искажения полос флюоресценции;

также необходимо позаботиться о много большей скорости резорбции (гидролизе) полимерных звеньев по сравнению со скоростью диссоциации флюоресцентной метки.

При соблюдении последних кинетических условий выдержать сопоставимые условия сравнения наблюдаемых флюоресцентных сигналов можно при ма тематическом преобразовании спектральных данных в так называемые коэф фициенты флюоресцентной контрастности по формуле 1:

I ( ) k f ( ) = =, (1) I ( ) + I max laser 1 + I max laser I ( ) где I() – интенсивность сигнала флюоресценции на длине волны, Imax laser – регистрируемый и уменьшенный светофильтром в раз ( ~10) максимум интенсивности обратно рассеянного тканью лазерного сигнала (используется вдвое уменьшенное значение kf() относительно обычного представления [1]).

При сопоставлении данных некоторого участка исследуемой ткани в различные временные интервалы удобно пользоваться относительными ко эффициентами контрастности krel(),получаемыми прямым делением коэф фициентов в интересуемый момент времени на те, что были непосредственно перед воздействием (введением фармпрепарата):

k f ( ) k rel ( ) =, (2) k f ( 0) где kf() – коэффициент контрастности, вычисленный по формуле 1 в момент времени, а kf(0) – соответственно, в момент времени 0 (непосредственно пе ред введением препарата). По полученным таким образом данным можно по строить графики скорости резорбции (эволюционные кривые) для флюорес центно меченного препарата в каждом исследуемом участке тела. При сопос тавлении этих данных для полимеров разной молекулярной массы либо раз ной толщины стенки капсулы можно получить соответствующие зависимо сти изменения скорости резорбции от данного параметра. Например, от числа монослоёв полимера в микрокапсулах (рисунок).

среднее относительное время жизни иммобилизированного 10 препарата (в единицах времени жизни чистого) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 число полимерных слоёв в оболочке микрокапсул, шт Относительное увеличение степени резорбции родамина, им мобилизированного в хитозан-дектрансульфатные микрокап сулы Нами была исследована фармакокинетика микрокапсул, состоящих из многослойных полиэлектролитных полимеров: хитозана (поликатион) и дек стран сульфата (полианион), наносимых на изначальные ядра из CaCo3, раз мерами около 500–700 нм последовательной выдержкой в водных растворах этих полимеров, с конечным растворением ядер в 0,1% растворе трилона Б.

Капсулы были мечены флюоресцентными красителями родамином 6Ж и фо тодитазином, имели результирующий размер 1–5 мкм, были устойчивы в водных растворах при рН 4–8 и содержали различное число полимерных мо нослоёв в оболочках (2,4, 6 и 8). Вводились внутрибрюшинно однократно беспородным белым мышам с предварительно выбритыми участками тела (живот, загривок, лапа) – и отслеживались при помощи метода ЛФД. В ре зультате было установлено, что данные капсулы резорбируются в организме узко локально, не распространяясь далее 3 мм3, преимущественно налипая на наружние стенки внутренних органов и всасываясь по мере гидролиза в бли жайшие лимфатические капилляры. Воспалительных и иных негативных воздействий на организм не обнаружено. При введении в системный крово ток капсулы равномерно распределялись по крупным сосудам и не проника ли в мелкие капилляры (сигнала на ушных раковинах и коже лап не наблю далось). Время локальной резорбции иммобилизированного таким образом фотодитазина увеличивалось с толщиной стенки капсулы в 2, 3, 4, 5 и 8 раз.

Поскольку с увеличением толщины полимерной стенки капсулы увеличива ется латентный период начала действия препарата до начала раскрытия кап сул, предложено использовать на практике одновременно капсулы с разным количеством полимерных слоёв, что позволит контролируемым образом обеспечить локальную постоянную на заданный срок концентрацию фарм препарата.

На основании полученных данных нами было получено новое решение для способа контролируемого удлинения времени эффективного действия препарата при использовании микрокапсулирующей иммобилизации. Для обеспечения пролонгированного локального постоянного уровня фармпрепа рата целесообразно использовать капсулы с равномерным широким спектром толщины полимерной капсулы, а также использовать для мониторинга фар макодинамики методы флюоресцентного мечения и ЛФД.

Библиографический список 1.Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Сара тов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998. 384 с.

2.Introduction to Drug Utilization Research / WHO International Working Group for Drug Statistics Methodology, WHO Collaborating Centre for Drug Statistics Methodolog, WHO Collaborating Centre for Drug Utilization Research and Clinical Pharmacological Services.

3.Kokhanovsky A.A. Radiative properties of optically thick fluorescent turbid media. // J.Opt.Soc.Am.A August 2009. Vol.26, №8. Р. 21–25.

4.Smirnova O.D., Rogatkin D.A. Mathematical simulations of registered signals in laser noninvasive medical fluorescent diagnostics // 15th Intern. conf. on Laser Optics. St.Petersburg, 2012. P.25.

5.Рогаткин Д.А. Неинвазивная лазерная флюоресцентная диагностика в медицине.

// Лазерная медицина. 2000. №4 (1). С. 30–35.

ПРИМЕНЕНИЕ АТОМНОЙ СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛИПОПРОТЕИДОВ С ИНТИМОЙ АРТЕРИЙ О.Е. Глухова, И.В. Кириллова, Г.Н. Маслякова1, Е.Л. Коссович, Д.А. Заярский, А.А. Фадеев Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского E-mail: Fadeeff.sanya@yandex.ru Несмотря на значительные успехи медицины, на сегодняшний мо мент заболевания сердечно-сосудистой системы все еще занимают первое место в структуре смертности населения Российской Федерации. Непо средственной причиной развития сердечно-сосудистой патологии являет ся образование атеросклеротических бляшек в стенке сосудов, которые лежат в основе развития атеросклероза. Атеросклероз – это хроническое заболевание, которое начинается с образования липидных пятен и полос, основу которых составляют отложения холестерина и некоторых фракций липопротеидов в интиме сосудов.

Разработана оригинальная методика сканирования морфологии ин тимы артерий с помощью атомной силовой микроскопии с применением зондовой нанолаборатории NTEGRASpectra (НТ-МДТ, Россия). Получены картины топологии интимы коронарной артерии с разрешением 1 нм. По строена 3D-модель комплекса «поверхность эндотелиальной клетки – ЛНП» и с помощью пакета ANSYS рассчитана деформация ЛНП, а также карта напряжений при соударении макромолекулы с поверхностью эндо телия. В месте взаимодействия ЛНП с поверхностью наблюдаются наи большие нормальные и касательные напряжения, равные 2,173 и 0. кПа, соответственно. Показано, что структура ЛНП испытывает сильные деформации, которые приводят к сжатию молекулы с одновременным за мятием.

Таким образом, при попадании ЛНП в щель между клетками макро молекула будет испытывать всесторонние деформации и значительную модификацию молекулярной структуры [1–11].

Деформация на поверхности эндотелия и касатель ные напряжения (цилиндр – ЛНП, поверхность – эндотелий) Библиографический список 1. WHO Global InfoBase Home Page. URL: http: http://infobase.who.int .

2. Московская декларация // По итогам Первой глобальной Министерской конфе ренции по здоровому образу жизни и неинфекционным заболеваниям. 28-29 апреля 2011 г.URL:http://www.minzdravsoc.ru/health/zozh/71/ _.doc 3. Аничков Н.Н. Основные положения и неразрешенные вопросы современного учения об атеросклерозе артерий. М., 1956.

4. Prassl R., Laggner P. Molecular structure of low density lipoprotein: current status and future challenges // Europ. Biophys. J. 2009. Vol. 38. P. 145–158.

5. Gotlieb A.I., Schoen F.J. Atherosclerosis // Cardiovascular Pathology. 3 rd ed. N. Y.:

Churchill Livingstone, 2001. P. 68–106.

6. Sato M., Nagayama K., Kataoka N., Sasaki M., Hane K. Local mechanical properties measured by atomic force microscopy for cultured bovine endothelial cells exposed to shear stress // J. of Biomech. 2000. Vol. 33. P. 127–135.

7. Charras G.T., Horton M.A. Determination of Cellular Strains by Combined Atomic Force Microscopy and Finite Element Modeling // Biophys. J. 2002. Vol. 83. P.858–879.

8. Mathur A.B., Collinsworth A.M., Reichert W.M., Kraus W.E., Truskey G.A. Endothe lial, cardiac muscle and skeletal muscle exhibit different viscous and elastic properties as deter mined by atomic force microscopy // J. of Biomech. 2001. Vol. 34. P.1545–1553.

9. Needham D., Evans E. Structure and Mechanical Properties of Giant Lipid (DMPC) Vesicle Bilayers from 20C below to 10C above the Liquid Crystal-Crystalline Phase Transition at 24C // Biochemistry. 1988. Vol. 27. P. 8261–8269.

10. Goertz M.P., Stottrup B.L., Houston J. E., Zhu X.-Y. Density Dependent Friction of Lipid Monolayers // J. of Phys. Chem. A. 2007. Vol. 111. P. 12423–12426.

11. Siegel D.P., Kozlov M.M. The Gaussian Curvature Elastic Modulus of N-Monomethylated Dioleoylphosphatidylethanolamine: Relevance to Membrane Fusion and Lipid Phase Behavior // Biophys. J. 2004. Vol. 87. P.366–374.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЛДФ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ МИКРОКРОВОТОКА В НОРМЕ И ПРИ НАРУШЕНИЯХ КРОВООБРАЩЕНИЯ А.О. Ослякова, И.А. Тихомирова Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского E-mail: a.oslyakova@yandex.ru Система микроциркуляции является мельчайшим структурно функциональным элементом системы кровообращения – именно микрососу дистому руслу принадлежит определяющая роль в обеспечении адекватного кровоснабжения всех органов и тканей организма. Патологические процессы, происходящие в организме человека, вызывают различные изменения крово тока, отражающие нарушения гомеостаза. При этом показатели центральной гемодинамики зачастую не дают истинной картины периферического крово обращения и изменяются лишь тогда, когда наступают не только выражен ные, но и порой необратимые нарушения микроциркуляции. Метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) на сегодняшний день является одним из наиболее объективных неинвазивных методов исследования микрокровотока.

Он широко применяется как в клинических, так и научных исследованиях для выявления ранних нарушений микроциркуляции и кислородного обеспе чения тканей [1]. Несмотря на то что данным методом оценивается микро циркуляция кожи, в ряде исследований получены убедительные свидетельст ва того, что результаты ЛДФ объективно отражают общее состояние перифе рического кровотока [2]. В настоящее время одной из основных причин забо леваемости и смертности в мире выступают сердечно-сосудистые заболева ния, поэтому изучение механизмов их патогенеза и развития компенсаторных приспособлений представляет собой актуальную проблему современной ме дицины и физиологии. Ведущая роль в структуре смертности от сердечно сосудистых заболеваний принадлежит ишемической болезни сердца (ИБС).

Цель работы – оценить с помощью метода ЛДФ состояние микрокровотока в норме и при ИБС.

Методы. В исследование параметров микроциркуляции были включе ны лица обоего пола: 22 практически здоровых добровольца (33,3±12,4 лет) и 20 пациентов с ИБС (62,7±6,3 лет). Состояние микроциркуляции оценивали с помощью анализатора ЛАКК-02 исполнение 4 (НПП «Лазма», Москва). Дан ный прибор сочетает две диагностические технологии – метод лазерной доп плеровской флоуметрии (ЛДФ) и метод оптической тканевой оксиметрии (ОТО). Методом ЛДФ контролировали показатель микроциркуляции (ПМ), с помощью ОТО – динамику изменения средней относительной кислородной сатурации крови (SO2) и показатель фракционного объемного кровенаполне ния ткани в зоне измерения (Vr). Регистрировали характеристики ПМ: сред нее арифметическое значение, среднеквадратичное отклонение (), коэффи циент вариации (Кv). Среди звеньев регуляции микрокровотока выделяют ак тивные и пассивные механизмы, которые в полосе частот от 0.005 до 3 Гц формируют пять неперекрывающихся частотных диапазонов [3]. Амплитуд но-частотный спектр колебаний микрокровотока рассчитывали с помощью вейвлет-преобразования и оценивали вклад эндотелиальных, нейрогенных и миогенных компонентов тонуса микрососудов (активные механизмы), а так же дыхательных и сердечных ритмов (пассивные механизмы). Осуществлять диагностику работы того или иного механизма регуляции только по величи нам максимальных амплитуд затруднительно, ввиду разброса результатов измерений амплитуд колебаний. В связи с этим наряду с величинами макси мальных амплитуд осцилляций микроциркуляции анализировали также функциональный вклад каждого звена в модуляцию микрокровотока и его вклад в общий уровень тканевой перфузии [4].

Из полученных данных рассчитывали следующие параметры:

миогенный и нейрогенный тонус микрососудов, показатель шунтирования (ПШ), индекс перфузионной сатурации кислорода в крови (Sm), параметр удельного потребления кислорода тканями (U) и индекс эффективности микроциркуляции (ИЭМ) – интегральный показатель, характеризующий соотношение механизмов активной и пассивной модуляции кровотока.

Результаты. Величина ПМ пропорциональна скорости движения эрит роцитов, значению гематокрита и количеству функционирующих сосудов в зондируемом объеме ткани [5]. В условиях ИБС наблюдалось снижение уровня кровотока в нутритивном русле. Поскольку в группе пациентов пока затель гематокрита был существенно выше нормы (на что указывает и более высокое на 24%, р0.05) объемное кровенаполнение ткани Vr), более низкие значения ПМ (на 27%, р0.05) могут быть следствием замедления микрокро вотока и сокращения числа перфузируемых капилляров, что подтверждается повышенным на 84% (р0.001) значением ПШ при патологии.

При ишемии миокарда в отличие от нормы отмечалась существенно более низкая вариабельность микрокровотока (параметры и Kv были ниже на 63 и 48%, р0.001, соответственно, чем у здоровых лиц), что свидетельст вует о наличии неблагоприятных изменений на уровне микроциркуляции при ИБС.

Анализ показателей кислородного снабжения тканей методом ОТО по зволил выявить значительное ухудшение кислородного питания тканей в ус ловиях нарушения кровообращения. Показатель Sm, характеризующий связь между потоком крови в микроциркуляторном русле и непотребленным тка нями O2, был выше при ИБС (на 57%, р0.01). Значение параметра удельного потребления кислорода тканью U при ишемии миокарда было на 43% (р0.05) ниже, чем в норме. Все это указывает на нарушение деоксигенации крови в капиллярах, снижение кислородтранспортной функции крови и ки слородное голодание тканей в условиях ишемизации коронарных сосудов.

При рассмотрении функционального состояния активных, тонусфор мирующих звеньев модуляции микрокровотока при нарушении сердечной деятельности отмечена общая тенденция в перераспределении регуляторных влияний на тонус резистивных микрососудов в сравнении с нормой. Так, при ишемии миокарда значительно снижается функциональный вклад всех ак тивных регуляторных влияний в модуляцию микроциркуляции (эндотели альных, нейрогенных, миогенных), что свидетельствует о повышенном ней рогенном и миогенном тонусе сосудов и возможной дисфункции эндотелия.

На фоне уменьшения функционального вклада активных регуляторных влия ний на микрокровоток (на 82%, р0.001) возрастает модулирующее влияние кардиальных ритмов, обеспечивающих приток артериальной крови в микро сосудистое русло. Выявленное значительное перераспределение составляю щих амплитудно-частотного спектра ЛДФ-грамм при ишемии миокарда вы разилось в существенном снижении эффективности микроциркуляции (на 73%, р0.001).

Вывод. Таким образом, метод ЛДФ позволил выявить существенные отклонения от нормы в состоянии микрокровотока при ишемии миокарда. На фоне сниженной вазодилататорной активности эндотелия и высокого тонуса микрососудов при ишемической болезни сердца отмечалось ухудшение пер фузии и кислородного питания тканей.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой програм мы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы.

Библиографический список 1.Rajan V., Varghese B., Leenwen T. van, Steenbergen W. Review of methodological de velopments in laser Doppler flowmetry // Lasers Med. Sci. 2009. Vol.24. P.269–283.

2.Khan F. Impaired skin microvascular function in children, adolescents, and young adults with type 1 diabetes // Diabetes Care. 2000. Vol.23. P.215–220.

3.Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: руководство для врачей / под ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова. М.:Медицина, 2005. 256 с.

4.Федорович А.А. Функциональное состояние регуляторных механизмов микро циркуляторного кровотока в норме и при артериальной гипертензии по данным лазерной допплеровской флоуметрии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2010.

Т.9, №1(33). С.49–60.

5.Федорович А.А., Ушакова М.Н., Рогоза А.Н., Бойцов С.А. Применение лазерной допплеровской флоуметрии у больных кардиологического профиля // Диагностика и лече ние нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы: материалы IX науч.-практ. конф.

М., 2005. С.159–169.

ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА ЛАЗЕРНОЙ ДОППЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ В ОЦЕНКЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ О.А. Овчинникова, И.А. Тихомирова Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского Е-mail: Olechki-net@yandex.ru Целью настоящего исследования было оценить возможности применения метода лазерной допплеровской флоуметрии в исследовании механизмов регуляции микроциркуляции.

Материалы и методы. В исследование после информированного со гласия были включены 12 практически здоровых женщин (24,3±5,1 лет) и мужчин (22,3±2,9 лет). Оценку состояния микроциркуляции проводили ме тодом лазерной допплеровской флоуметрии с помощью аппарата ЛАКК- исполнение 4 (Россия, НПП «Лазма»). Были определены показатели базаль ного кровотока (показатель микроциркуляции ПМ, относительное насыще ние кислородом крови микроциркуляторного русла биоткани SО2, объем ное кровенаполнение ткани – Vr) и рассчитаны: индекс перфузионной сату рации кислорода и показатель удельного потребления кислорода. Расчет ам плитудно-частотного спектра колебаний кровотока, выполненный посредст вом вейвлет-анализа, позволил оценить влияние активных (миогенных, ней рогенных, эндотелиальных) и пассивных (кардиальных и респираторных) факторов модуляции микрокровотока [1,2].

Результаты. Амплитуда отраженного сигнала формируется в результа те отражения излучения от ансамбля эритроцитов, движущихся с разными скоростями и по-разному количественно распределенных в артериолах, ка пиллярах, венулах и артериоло-венулярных анастомозах [3].

При сравнении показателей микрокровотока мужчин и женщин видно, что они отличаются лишь по коэффициенту вариации (у женщин на 41%, p0,05 ниже) и относительной сатурации кислородом крови (у женщин на 16%, p0,05 выше, чем у мужчин). Последний параметр обратно пропорцио нален количеству потребленного тканями кислорода. Таким образом, уже в исходном состоянии у лиц женского пола отмечена экономизация функций системы микрогемоциркуляции в сравнении с мужчинами [4].

Анализ амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока проде монстрировал полное совпадение характеристик пассивных ритмов (респи раторных и кардиальных) у лиц обоего пола. Отличия зафиксированы в зна чениях амплитуд активных факторов модуляции микрокровотока и наиболее выражены они для эндотелиальных (характеризующих местные влияния) и нейрогенных компонентов сосудистого тонуса. Амплитуды эндотелиальных и нейрогенных ритмов у женщин были достоверно ниже (на 40% и 37,6% соответственно), а миогенных колебаний – выше, чем у мужчин, на 20% (рисунок).

Распределение нормированных амплитуд активных ритмов регуляции кровотока;

обозначения диапазонов частот колебаний кровотока: Э – эндотелиальный, Н – нейрогенный, М – миогенный;

различия достоверны: * при р0,05.

Более высокие значения амплитуд колебаний микрокровотока миоген ного происхождения у женщин свидетельствуют о сниженном (по сравне нии с мужчинами) миогенном тонусе микрососудов. Возможно, это опреде ляет и меньшую необходимость задействования вазодилатационных эндо телиальных факторов регуляции микроциркуляции, которые обусловлены ритмическими метаболическими процессами и воздействуют на транспорт ную функцию крови, содействуя обменным процессам, у женщин сравнении с мужчинами.

Более низкие значения амплитуд колебаний микрокровотока нейроген ного происхождения у женщин могут свидетельствовать о повышенном (по сравнении с мужчинами) периферическом сопротивлении артериол. В свою очередь, вклад эндотелиальных факторов регуляции микроциркуляции, кото рые обусловлены ритмическими метаболическими процессами и воздейст вуют на транспортную функцию крови, содействуя обменным процессам, у женщин оказался несколько сниженным в сравнении с мужчинами [5].

Для параметра Sm, характеризующего потребление тканями кислорода, у женщин отмечена корреляция с амплитудами эндотелиальных (r=0,808), дыхательных (r=0,827) и нейрогенных (r=0,780) ритмов кровотока;

у мужчин этот параметр коррелировал с амплитудами дыхательных (r=0,690), нейро генных (r=0,614) и сердечных (r=0,610) колебаний.

Все это подтверждает более интенсивное кровоснабжение и кислород ное обеспечение тканей у лиц мужского пола, на что указывают и более вы сокие показатель шунтирования (на 23%, p0,05) и параметр удельного по требления кислорода тканями (на 23%, p0,05) в группе мужчин по сравне нию с этими показателями у женщин.

Метод лазерной допплеровской флоуметрии получил широкое распро странение как в клинических, так и в научных исследованиях для выявления ранних нарушений микроциркуляции и кислородного обеспечения тканей.

Он на сегодняшний день признан одним из наиболее объективных методов исследования микроциркуляции [6,7]. Несмотря на то что данным методом оценивается микроциркуляция кожи, в нашем исследовании получены убе дительные свидетельства того, что уже в состоянии нормы у лиц разного по ла наблюдаются различия в механизмах регуляции микрокровотока.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |
 










 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.