THE MODIFICATION OF THE METHOD OF NATURAL PERIODIZATION OF BIOLOGICAL PROCESSES

全文:

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.

作者简介

K. Kemoklidze

Yaroslavl’ State Medical University

Email: K_G_K@mail.ru

参考

补充文件