Энергоинформационная изменчивость регенераторно-адаптационного потенциала тканей млекопитающих в онтогенезе и её роль в инициации патологических процессов (30.11.2010)

Автор: Арешидзе Давид Александрович

При роже и лептоспирозе нами не было отмечено изменений других энергоинформационных параметров. Во всех исследованных случаях, кроме рожи и лептоспироза, отмечается снижение по сравнению с нормой информационной морфологической организации, то же характерно и для относительной морфологической энтропии, но во всех случаях повышается уровень информационной морфологической избыточности, причем наименее существенно это изменение при жировой дистрофии, что также характерно и для информационной морфологической эквивокации.

Патологически измененные почки млекопитающих характеризуются аналогичными изменениями энергоинформационных показателей, наиболее существенными при пиелонефрите.

Сходная картина изменений энергоинформационных параметров была отмечена и при заболеваниях легких. Во всех исследованных нами случаях отмечено снижение максимального и существующего структурного разнообразия, относительной морфологической энтропии, рост информационной морфологической избыточности и информационной морфологической организации. Наименьшие изменения этих параметров – при пневмонии и туберкулезе, наибольшие – при крупозном воспалении легких. Аналогичные изменения отмечаются и в миокарде.

Таким образом, мы может констатировать тот факт, что при различных патологиях и патологических состояниях, по сравнению с нормой происходит уменьшение информационной морфологической емкости (Нмах), существующего структурного разнообразия (Н), относительной морфологической энтропии (h), отмечается снижение информационной морфологической организации (О) при частом росте информационной морфологической избыточности (R) и появлении информационной морфологической эквивокации (D). При описанных состояниях в тканях снижаются возможное и реализованное структурное разнообразие, но, в то же время, увеличивается количество резервных структур органа, нарастает относительная морфологическая организация и информационная морфологическая энтропия, причем последний показатель возрастает за счет более существенного снижения существующего разнообразия по отношению к максимально возможному.

Эти факты находят объяснение. Структурной базой репарации и адаптации являются два процесса – гипертрофия и гиперплазия. Гиперплазия характеризуется запуском процессов размножения клеток, и, чем выше потенциальная способность тканей к митозу, тем успешнее будут протекать адаптационные и регенерационные процессы в ней. Утрата способности к пролиферации рядом тканей после дифференцировки их клеток определяет неблагоприятный характер репаративных процессов в них, и, зачастую, развитие патологического процесса в них ведет к дополнительной потере невосполнимых клеток. Глубокая специализация приводит к повышению их чувствительности и уязвимости при патологическом воздействии.

При этом в предстарческом и старческом возрастах по сравнению со зрелым возрастом более высоким оказывается Hmax, так же более высокими значениями характеризуется параметр Н, значительно увеличивается величина О. При этом относительно стабильной остается величина параметра h, а изменения величин R и D разнонаправлены (рис. 9).

Рис. 9. Межвозрастные различия в величине энергоинформационных параметров

органов разных видов млекопитающих, в том числе и человека, в зрелом

и предстарческом и старческом возрастах.

Таким образом, оценивая состояние тканевых биосистем изученных органов при патологии и патологических состояниях, необходимо отметить, что в предстарческом и старческом возрастах, по сравнению со зрелым во всех случаях больше оказываются информационная морфологическая избыточность (R) и информационная морфологическая эквивокация (D). В старческом и предстарческом возрастах при большем количестве избыточных структурных элементов, очевидно, не работающих, степень патологических отклонений от нормы оказывается выше, чем в зрелом периоде онтогенеза. Успешность и интенсивность регенерационных процессов, их стратегия, зависят от пролиферативной способности ткани, которая определяется ее типом и возрастными особенностями. Соответственно, при снижении информационного потенциала в определенные периоды онтогенеза происходит и снижение регенерационных и адаптационных способностей. Специфика тканевой организации органа на основе пролиферативного, т.е. энергоинформационного потенциала клеток, определяет стратегии структурных перестроек при стрессорном и патологическом воздействиях, сочетающие в себе процессы гипертрофии, пролиферации и гибели клеток как единых механизмов, действующих в онтогенезе.

Анализ энергоинформационного состояния тканей млекопитающих и человека при доброкачественных новообразованиях позволил выявить, что при всех рассмотренных нами опухолях не происходит снижения максимально возможного структурного разнообразия, но в то же время наблюдается значительное снижение существующего структурного разнообразия и относительной морфологической энтропии. В то же самое время при доброкачественных новообразованиях происходит существенное, в разы, увеличение информационной морфологической организации, так же возрастает и величина информационной морфологической избыточности, а информационная морфологическая эквивокация при всех рассмотренных патологиях принимает отрицательные величины. Увеличившиеся показатели позволяют говорить уже не о высоком уровне резервных структур, но о высоком уровне структур избыточных, т.е. в ткани повышается количество клеток, не выполняющих присущую данной ткани функцию.

Эти факты свидетельствуют о том, что при доброкачественных опухолях не происходит настолько существенной поломки биосистемы, при которой она перестает существовать как таковая. Такая система находится в неком достаточно статичном состоянии, но при этом мало подвержена внешним регуляторным воздействиям со стороны организма. При малом разнообразии клеток они не функционируют, поскольку, как правило, недифференцированы, что и объясняет высокий уровень информационной морфологической избыточности и низкий уровень относительной морфологической энтропии

Анализ межвозрастных различий показал, что в большинстве исследованных случаев величина Нмах, Н и h оказывается выше в предстарческом и старческом возрастах, в ряде случаев то же справедливо и в отношении R и D. Однако, во всех исследованных случая нами было отмечено снижение величины О. Таким образом, мы можем утверждать, что в предстарческом и старческом возрастах энергоинформационное состояние органа свидетельствует о большем количестве структурных компонентов системы при одновременной ее большей неупорядоченности, избыточности числа компонентов системы, и, как следствие, большей степени отклонения системы от нормы.

При злокачественных новообразованиях у млекопитающих и человека картина изменений исследованных параметров достаточно неоднородна. Общим для всех исследованных тканей при различных видах опухолей является то, что, как и при доброкачественных новообразованиях, не происходит изменения максимально возможного структурного разнообразия. В то же время, как правило, понижается величина О и h. В значительной части исследованных случаев отмечается увеличение существующего структурного разнообразия.

Анализ межвозрастных различий показал, что в большинстве исследованных случаев величина Нмах и Н оказываются выше в предстарческом и старческом возрастах, при этом величина R выше в органах млекопитающих в зрелом возрасте. Величина параметра О оказывается или неизменной, или выше в зрелом возрасте, величин h неизменна или ниже в зрелом возрасте. Колебания величин D и R разнонаправлены.

Таким образом, мы можем утверждать, что в предстарческом и старческом возрастах при злокачественных новообразованиях так же, как и в случае доброкачественных, энергоинформационное состояние органа свидетельствует о большем количестве структурных компонентов системы при одновременной ее большей неупорядоченности, избыточности числа компонентов системы, и, как следствие, большей степени отклонения системы от нормы.

При новообразованиях, как доброкачественных, так и злокачественных, неизменной остается информационная морфологическая емкость, но изменяются все другие исследованные параметры. При наиболее опасных злокачественных новообразованиях, обладающих наиболее неблагоприятным прогнозом, параметр Н?Нмах. Такое состояние характерно для систем, наименее подверженных регуляторным воздействиям извне. В такой системе энтропия стремится к 1,0; она перестает реагировать на внешние воздействия, а ее существование направлено на постоянное увеличение числа структурных единиц, т.е. на ее рост.

Примечательно, что так же, как и в случае с доброкачественными новообразованиями, отмечены различия между величиной показателей в разные периоды развития. Такого рода изменения носят выраженный характер, общей тенденцией является увеличение величины Нмах и Н в онтогенезе, снижение O, повышение h, что опять же говорит об увеличении количества структурных элементов в системе, снижении ее надежности на фоне снижения адаптационно-регенерационных параметров органа, чего не наблюдалось при доброкачественных новообразованиях.

Таким образом, можно утверждать, что при новообразованиях изменение энергоинформационных параметров протекает таким образом, что тканевая система не стремится к разрушению и не разрушается, как это происходит при неонкологических патологиях. Во всех рассмотренных нами случаях при неонкологических заболеваниях происходит изменение максимально возможного структурного разнообразия и существующего структурного разнообразия, т.е. происходит уменьшение количества компонентов системы, ее упрощение, фактически система стремится к максимальному уменьшению количества возможных вариантов ее существования, причем это уменьшение направлено на поддержание функционирования ткани или органа.

При злокачественных новообразованиях система изменяется иным образом. В этом случае изменение энергоинформационных параметров свидетельствует о том, что такая система направлена не на поддержание функциональной активности, а на непрерывный рост самой системы. Энергоинформационное состояние органа в различные периоды онтогенеза определяет его предрасположенность к возникновению патологий, и, в случае возникновения заболевания, тяжесть его течения. На наш взгляд, такая зависимость определяется различным уровнем энергоинформационного состояния органа в онтогенезе, а кроме того, уровнем соотношения интенсивности пролиферативной и митотической активности в органе на том или ином этапе онтогенеза.

Энергоинформационные критерии оценки патогенного

воздействия и эффективности применения биологически

активных веществ в различные периоды онтогенеза

Проведенное исследование влияния четыреххлористого углерода и ферментативного гидролизата Хлорофитума хохлатого на печень крыс в различные периоды онтогенеза позволило выявить ряд существенных отличий в эффективности воздействия вещества в зависимости от возраста животных, как в подгруппах крыс, ингалируемых ССl4, так и в подгруппах животных, получавших ферментативный гидролизат Хлорофитума хохлатого на фоне воздействия на организм четыреххлористого углерода.

Так, при патоморфологическом исследовании печени крыс, подвергшихся воздействию четыреххлористого углерода в возрастах 9 и 18 месяцев, нами была обнаружена сходная картина. Печень животных в этих возрастах имела красный цвет, иногда с желтоватым или серым оттенком. У 20% крыс в возрасте 9 месяцев и у 15% 18-месячных крыс печень была пятнистой. Орган рыхлый, легко рвется, на разрезе сочится кровь. При гистологическом исследовании у крыс обоих возрастов отмечается четко выраженная дискомплексация печеночных балок. Гепатоциты набухшие, цитоплазма их мутная, границы клеток не четкие, ядра также набухшие, светлые, со смазанными контурами. В гепатоцитах отчетливо наблюдаются прозрачные вакуоли.

При окраске суданом-III в 65% случаев в 9 месяцев и 80% случаев в 18 месяцев в вакуолях гепатоцитов выявляются липиды. В печени крыс обеих возрастных подгрупп отдельные гепатоциты – в состоянии зернистой дистрофии. При этом в 9 месяцев преобладает центролобулярная дистрофия, а в 18 месяцев – перилобулярная дистрофия. Сосуды печени в различных участках среза неравномерно расширены и кровенаполнены, в области триад и периваскулярно – признаки слабой мезенхимальной реакции.

Обнаруженные изменения свидетельствуют о развитии у животных обеих возрастных подгрупп типичной токсической дистрофии печени. Однако у некоторых крыс в возрасте 18 месяцев установленная микрокартина характерна для развития очагового альтеративного воспаления.

Картина изменений в результате действия четыреххлористого углерода в печени крыс в возрасте 11 месяцев существенно отличается от таковой в других возрастных подгруппах. Цвет органа у этих животных различен: печень охряно-красная, светло-коричневая с множественными кровоизлияниями, у 30% животных светло-серые участки чередуются с темно-красными. По структуре печень в большинстве случаев рыхлая, в отдельных случаях с уплотненными участками. У большинства крыс на разрезе печень сухая, кровь не выступает, в ряде случае кровь на разрезе выступает умерено. При микроскопическом исследовании у животных в возрасте 11 месяцев отмечено нарушение структуры печеночной паренхимы, дольчатое строение паренхимы не сохранено. Отмечаются соединительнотканные прослойки. Среди клеток большое количество лейкоцитов, макрофагов. В гепатоцитах большое количество вакуолей, в том числе липидных, что подтверждается окраской суданом-ІІІ. Отдельные клетки очень крупные и фактически представляют собой сплошную вакуоль. В 70% случаев обнаружены множественные очаги некрозов разных размеров, в которых структурные элементы отдельных клеток не визуализируются, а ткань печени представляет собой гомогенную бесструктурную массу. В 30% случаев отмечаются обширные некрозы.

Кровеносные сосуды (центральные вены, капилляры) в печени этих животных расширены (гиперемия кровеносных сосудов), проницаемость стенок для клеток крови повышена, отмечаются очаговые кровоизлияния.

В целом, у подавляющего большинства крыс отмечена картина острого токсического гепатита с достаточно высокой интенсивностью повреждения тканей (альтеративный гепатит). У части животных определяется гепатоз с выраженным некротическим компонентом.

Применение гидролизата Хлорофитума хохлатого при одновременной ингаляции ССl4 у животных в возрасте 9 и 18 месяцев приводит к тому, что патологические изменения в печени носят значительно меньшую выраженность. Так, в печени всех животных прослеживается балочное и дольчатое строение. При этом немногочисленные очаги дистрофии чередуются с участками, представленными неповрежденными и двуядерными гепатоцитами (признаки регенерации) или гепатоцитами в состоянии начального этапа зернистой дистрофии. Жировая дистрофия встречается в 15% и 20% случаев в 9 и 18 месяцев соответственно. Так же существенно меньше гепатоцитов в состоянии некрозов. Отмечено отсутствие очаговых кровоизлияний, межбалочные капилляры умерено гиперемированы, отсутствуют и признаки отечности. Сосуды в области триад умеренно расширены. При этом в 28% гепатоцитов в обеих возрастных группах отмечены мелкие вакуоли.

В печени крыс в возрасте 11 месяцев применение ферментативного гидролизата Хлорофитума хохлатого также приводит к улучшению морфологического состояния органа, но при этом тенденция к улучшению выражена в меньшей степени, что проявляется в большем, чем в других возрастных подгруппах, количестве некротизированных клеток, количестве очагов некрозов, гепатоцитов в состоянии жировой и зернистой дистрофии.

Исследование энергоинформационного состояния печени крыс с модельным токсическим повреждением показало, что печень животных в возрасте 9 и 18 месяцев характеризуются сходными параметрами.

Так, величина показателя Нмах составила 3,3±0,04 уэе и 3,2±0,003 уэе в 9 и 18 месяцев соответственно. Показатель Н составил 3,2±0,04 уэе и 3,05±0,04 соответственно, показатель О составил 0,04±0,003 и 0,04±0,004 уэе соответственно. Показатель h достигает величины 0,97±0,004 уэе и 0,97±0,01 уэе в 9 и 18 месяцев соответственно. Параметр R был равен 3,0±0,04% и 3,2±0,04% соответственно, а величина параметра D – 2,2±0,045% и 2,3±0,04% соответственно. Величина МИ составила 2,4±0,041‰ и 2,6±0,04‰ соответственно, АИ – 6,2±0,2‰ и 5,7±0,4‰, НИ – 4,0±0,01‰ и 5,1±0,2‰ соответственно в 9 и 18 месяцев.

Параметры, характеризующие энергоинформационное состояние печени крыс в возрасте 11 месяцев, отличаются от таковых двух других возрастных групп. Так, показатель Нmax составляет в этой возрастной подгруппе 2,8±0,04 уэе, показатель Н равен 1,6±0,04 уэе, величина О составляет 1,2±0,04 уэе, h равен 0,57±0,008 уэе. Показатель R возрастает до 21,2±1,8%, а величина D снижается до -15,2±1,8%. При этом МИ составляет 0,8±0,04‰, а АИ – 2,3±0,2 ‰, НИ – 15,1±0,041‰. (рис. 10, 11).

Рис. 10. Некоторые энергоинформационные

показатели печени крыс различных возрастов после ингаляции ССl4.

Применение ферментативного гидролизата Хлорофитума хохлатого при экспериментальном токсическом повреждении печени приводит к тому, что энергоинформационные показатели печени животных в возрасте 9 и 18 месяцев фактически возвращаются к возрастным нормам. Так, в возрасте 9 месяцев Нмах составляет 3,6±0,05 уэе, Н – 3,4±0,08 уэе, О – 0,048±0,003 уэе, а величина показателя R равна 5,0±0,5%. Значение h равно 0,95±0,004 уэе, МИ составляет 9,75±0,5‰, АИ – 0,7±0,2‰, НИ – 2,1±0,2‰.

Печень крыс в возрасте 18 месяцев характеризовалась величиной Нмах, равной 3,65±0,004 уэе, Н – 3,5±0,003 уэе, О – 0,24±0,006 уэе, h – 0,95±0,003 уэе, R – 6,5±0,5%, МИ – 6,0±0,4‰, АИ – 1,5±0,4‰, НИ – 1,9±0,2‰. Величина D в обоих случаях была крайне незначительна. Как и в случае токсического повреждения печени без воздействия субстанции, печень одиннадцатимесячных крыс характеризовалась отличными энергоинформационными параметрами. Величина показателя Нмах составила 3,3±0,04 уэе. Показатель Н составил 3,2±0,04 уэе, показатель О составил 0,04±0,04 уэе. Показатель h достигает величины 0,97±0,04 уэе. Параметр R был равен 7,0±0,04%, а величина параметра D –2,3±0,04% соответственно. Величина МИ составила 2,4±0,041‰, АИ – 6,2±0,2‰, НИ – 7,5±0,22‰ (рис. 12, 13).

Рис. 11. Показатели R, D АИ, МИ и НИ


загрузка...