МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ЕСТЕСТВЕННОЙ ПЕРИОДИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Полный текст

Для исследований, задачей которых является комплексная оценка динамики разнородных биологических показателей, весьма полезен метод выявления естественной периодизации [4]. Оригинальный вариант этого метода основан на выражении величин каждого показателя в той или иной временной точке в процентах от средней величины в течение всего срока наблюдения, принятой за 100%. Это позволяет сравнить изменения независимо от единиц и величин измерения, вычислить коэффициенты вариации всей совокупности показателей и на их основе произвести естественную периодизацию. При этом вычисленные естественные периоды дают возможность не только осуществить комплексную оценку происходящих изменений, но и обоснованно оптимизировать последующие эксперименты, исключив из них второстепенные контрольные точки, оказавшиеся внутри выявленных естественных периодов. Получаемые данные легко представить графически, так как все переведенные в проценты показатели удобно размещаются на одном графике, на котором их кривые в большей или меньшей степени отклоняются от осевой линии с ординатой в 100%, соответствующей средней величине, а изменение вектора кривой коэффициента вариации наглядно показывает границы выявляемых естественных периодов. Такой подход удобен для оценки нормальной возрастной динамики показателей, не имеющей контрольной группы. Между тем, в экспериментальных работах необходимым условием является сравнение опытных данных с контрольными. Для таких работ логичным представляется выражать величины показателей в эксперименте в процентах от показателей в контроле, принятых за 100, а затем уже вычислять коэффициенты вариации и определять естественные периоды, что и выполнено в настоящем исследовании. Автором проведено сравнение результатов применения обоих вариантов метода для оценки 2-месячной динамики морфометрических показателей в выжившей после лазерного повреждения части мозгового вещества надпочечника. Разносторонняя оценка состояния такой паренхимы имеет как фундаментальный, так и практический интерес в свете недостаточной изученности реакции органов и тканей на лазерное повреждение [12], выживаемости и восстановительной способности хромаффинной ткани, а также прогнозирования возможных рецидивов после лазерной деструкции патологического очага. При этом известно, что если вне зоны поражения остаётся менее 1/3 исходного объёма надпочечника, то он деградирует, а если более, то выжившая часть чётко отграничивается от замещающейся рубцом повреждённой части и принимает нормальный вид [5-7]. Для расчётов использованы морфометрические показатели мозгового вещества надпочечников, полученные от 41 крысы-самца линии Вистар массой 372±40 г, в экспериментах по изучению реакции надпочечника на частичную лазерную деструкцию [5-8]. Морфометрию проводили в выжившей части мозгового вещества в том случае, если сохранилось после лазерного повреждения не менее его одной трети на основе базовых принципов стереологии [1-3] и подходов, разработанных при оценке механизмов постнатального роста хромаффинной ткани надпочечника [10]. Были определены относительные объемы (объемные доли) адреналоцитов и норадреналоцитов (вместе и раздельно), кровеносных сосудов и соединительнотканной стромы, средние площади сечения адреналоцитов и норадреналоцитов, площадь, округлость, удлинённость и выпуклость их ядер. Всего исследованы 19 показателей. Для комплексной оценки реакции мозгового вещества надпочечника на лазерное повреждение были применены оригинальный метод естественной периодизации [4] и предлагаемая модификация. В оригинальном варианте каждый из показателей выражали в процентах от своей средней величины за весь срок наблюдения, принятой за 100, после чего по совокупности всех 19 показателей вычисляли коэффициенты вариации (Cv). В новой модификации величины тех же показателей выражали в процентах от их контрольных величин, принятых за 100, затем вычисляли коэффициенты вариации, обозначаемые далее Cvc. На основе анализа динамики Cv и Cvc определяли границы естественных периодов. В течение всего срока наблюдения Cv колеблется в интервале 5-15%. При этом кривая Cv отчётливо разбивалась на 4 временных отрезка с резкой сменой вектора динамики: 1-7, 7-14, 14-28 и 28-56 сут (рисунок, б). Так как величина Cv напрямую зависит от разброса кривых каждого из показателей относительно центральной оси с ординатой 100%, график Cv для наглядности совмещён с графиком кривых всех изученных показателей, координированных относительно их средних величин (см. рисунок, а). Наблюдается следующее. 1-7-е сутки: центрированные кривые показывают сильный разброс от средней линии как в начале, так и, особенно, в конце периода. Cv увеличивается с 10,6 до 14,2% от максимума за весь срок наблюдения. 7-14-е сутки: разброс центрированных кривых резко идёт на спад, и на 14-е сутки становятся своеобразной «узловой точкой» (см. рисунок, а). Cv резко уменьшается, достигая 4,9% от минимума за весь срок наблюдения. 14-28-е сутки: разброс центрированных кривых начинает расти, сохраняя эту тенденцию до конца периода. Cv резко увеличивается и к 28-м суткам достигает 12,9%. 28-56-е сутки: разброс центрированных кривых уменьшается. Cv плавно снижается до 6,0%. При применении новой модификации метода Cvc оказывается в пределах 15-26%. Кривая Cvc отчётливо делится на 3 временных отрезка: 1-7-, 7-28-еи 28-56-е сутки (см. рисунок, г). Для наглядности график Cvc также совмещён с графиком кривых всех изученных показателей, координированных относительно их контрольных величин (см. рисунок, в). При этом наблюдается следующее. 1-7-е сутки: первоначально сильный разброс центрированных кривых к концу периода снижается. Cvc уменьшается с 21,4 до 15,7%. 7-28-е сутки: разброс центрированных кривых неуклонно увеличивается. Cvc растёт и к концу периода достигает максимума в 26,3%. 28-56-е сутки: разброс большинства центрированных кривых, первоначально максимальный к концу периода, существенно снижается. Cvc падает до 14,7% от минимума за весь срок наблюдения. Сравнение результатов, полученных с применением оригинального метода и предлагаемой модификации, показывает, что значение Cvc на 10-15% больше, чем Cv во всех временных точках, за исключением 7-х суток, где оба коэффициента практически равны. При этом Cv находится в интервале 5-15%, а Cvc - 15-26%, что имеет значение, так как по величине коэффициента вариации судят о вариабельности выборки. Градация для такой оценки имеет условный характер и по разным источникам несколько различается, но, в целом, считается, что при Cv≤10% вариабельность слабая, при Cv в диапазоне 10-20 (25)% - средняя, при Cv≥20 (25)% - сильная [9, 11]. Так как величина Cvc существенно выше, чем Cv, периоды, выявленные на основе Cvc, оказались более весомы и приобрели не только сравнительное, но и абсолютное значение. Также обращает на себя внимание то, что кривые Cv и Cvc имели бы идентичную конфигурацию, если бы не единственная точка на 7-е сутки, в которой оба коэффициента практически равны (15,7 и 14,7%), являясь на своих кривых максимумом и минимумом соответственно. Объединению и интерпретации результатов, полученных с помощью обоих вариантов метода, помогают данные гистологических описаний и морфометрии мозгового вещества надпочечника после лазерного повреждения [5-8]. Согласно этим данным, вплоть до 7-х суток после лазерного воздействия в выжившей части мозгового вещества надпочечника, не попавшей непосредственно в зону фототермического поражения, протекает период преобладания дегенеративных изменений. С 7-х по 14-е сутки острота воспалительной реакции снижается, гибель хромаффиноцитов прекращается, пик восстановительных изменений приходится на 28-е сутки. При этом конец 2-й недели после лазерного воздействия становится своего рода точкой равновесия между дегенеративными и регенеративными процессами. Таким образом, интервал с 7-х по 28-е сутки можно обозначить как период усиленного восстановления, в котором выделить фазу стабилизации (7-14-е сутки) и фазу преобладания восстановительных процессов (14-28-е сутки). В период с 28-х по 56-е сутки практически все исследованные показатели достигают контрольных значений либо вплотную к ним приближаются. Данный интервал можно обозначить как период нормализации. Наличие периода нормализации после периода усиленного восстановления отчётливо свидетельствует о том, что набирающие силу восстановительные процессы обладают инерцией. Это приводит к тому, что активно восстанавливающиеся показатели к концу второго периода выходят за рамки оптимальных значений, после чего, очевидно, в ответ на возникающие сдерживающие регуляторные сигналы тормозятся и идут на спад. Несомненно, период нормализации не заканчивается на 56-е сутки, так как остаточные восстановительные процессы продолжаются и далее неопределённо долгое время [5]. Как уже отмечалось, метод естественной периодизации позволяет оптимизировать затраты при планировании будущих исследований на том же объекте со сходными задачами. В данном случае оптимизация возможна за счёт исключения взятия материала на 21-е сутки. Через эту временную точку кривые Cv и Cvc проходят, не меняя направления, так как величины всех исследованных показателей в этот срок находятся в переходном состоянии. Кроме того, анализ полученных данных показывает, что поскольку на 56-е сутки общая динамика показателей в сторону контрольных значений становится уже очевидной, можно не проводить взятие материала позже этого срока. Напротив, взятие материала на 7-еи 28-е сутки в данном случае является объективно необходимым, поскольку резкая смена векторов кривых как Cv, так и Cvc, в эти временные точки делает их границами отчетливо выраженных естественных периодов. Так как точка 14-е сутки только на кривой Cvc хорошо вписывается в общую динамику периода усиленного восстановления, а на кривой Cv является местом резкой смены вектора, проводить оптимизацию за её счёт в данном случае было бы неверно. По совокупности изложенного можно сделать вывод, что для оценки ответа ткани или органа на повреждение, как оригинальный метод, так и его предлагаемая модификация выявления естественных периодов и оптимизации исследований, показали свою эффективность и являются взаимодополняющими: Cvc в большей мере отражает общий характер происходящих изменений, в то время как Cv делает более контрастными некоторые важные узловые точки. Таким образом, для экспериментальных исследований можно рекомендовать совместное использование обоих вариантов.

Об авторах

Константин Гербертович Кемоклидзе

Ярославский государственный медицинский университет

Email: K_G_K@mail.ru
кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии 150000, г. Ярославль, ул. Революционная, 5

Список литературы

Дополнительные файлы