Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Структура биологических жидкостей несет в себе большой пласт диагностической информации о состоянии различных органов и систем организма. Формирование клеточных и неклеточных структур тела человека определяется принципом самоорганизации живой материи, и важную роль в этом процессе играют гены. Координированное действие процессов самоорганизации и процессов генетической организации формирует клетку [1; 2].

На фоне патологических процессов в организме структура клетки может изменяться, но для этого необходим значительный объем патологической деформации. Это время, на которое отодвигаются возможности ранней диагностики с помощью гистологических, патологических и биохимических исследований. При этом возможность ранней диагностики при клинических исследованиях отодвигается еще на более продолжительное время, которое требуется для значительных изменений не только в отдельных клетках, но и в отдельных органах, системах и организме в целом [3; 4].

Структурные составляющие неклеточных тканей не имеют командного центра, и взаимосвязи – результат «чистой» самоорганизации, то есть внутреннего стимула молекулярных структур к специфической самосборке. А это значит, что использование метода морфологического анализа сыворотки крови позволит незамедлительно отследить даже самые начальные патологические изменения молекулярных структур без латентного периода, необходимого для изменений на клеточном, органном и системном уровнях организации живой материи [5; 6].

Следовательно, морфологический анализ сыворотки крови открывает возможность для наиболее ранней диагностики патологического процесса, который возникает в организме на фоне механической травмы глаза из-за повреждений гематоофтальмического барьера [7; 8].

Гематоофтальмический барьер – один из механизмов резистентности, служащий для защиты организма и предотвращающий нарушение гомеостаза при воздействии на организм факторов, способных нарушить это равновесие. Он отвечает за регуляцию поступления в глаз и выведение из него различных веществ, свойственных нормальному и патологическому метаболизму, а также выполняет иммунную функцию, препятствуя проникновению микроорганизмов, антител и лейкоцитов. Эндотелиальные клетки микроциркуляторного русла глаза являются основным элементом гематоофтальмического барьера, и проникновение веществ из крови в ткани и клетки глаза и обратно происходит через плотные клеточные мембраны эндотелия [9].

Механическая травма глаза нарушает целостность гематоофтальмического барьера и индуцирует оксидативный стресс на фоне общего воспалительного процесса при нарушениях клеточных структур. Дополнительным фактором, усугубляющим этот процесс, является кислород, необходимый для клеточного дыхания. В организме всегда протекают окислительные процессы, индуцируемые свободными радикалами, и это необходимо для обмена веществ, дыхания, иммунных реакций, но все это уравновешивается процессами восстановления благодаря эндогенным и экзогенным антиоксидантам. При воспалении происходит повышение количества свободных радикалов и процессы окисления превышают восстановительные реакции, что приводит к усиленному разрушению не только травмированных клеточных структур, но и целостных, и это нарушает нормальную жизнедеятельность всего организма [10].

В настоящее время терапия механической травмы глаза при небольших адаптированных прободных ранах роговицы или склеры включает применение местно антибактериальных препаратов в виде инстилляций глазных капель фармакологических групп аминогликозидов или фторхинолонов. При более обширных повреждениях фиброзной капсулы глаза и интраокулярных структур стандартно рекомендуется применять субконъюнктивальные инъекции антибиотиков (амикацин, гентамицин) совместно со стероидными средствами и системное внутривенное введение антибактериальных средств широкого спектра действия. Противовоспалительная терапия стандартно проводится с использованием глюкокортикостероидов (дексаметазон, метилпреднизолон) и нестероидных противовоспалительных средств (индометацин, диклофенак). И в дополнение к стандартному лечению в настоящее время предлагается проводить антиоксидантную терапию с целью компенсации оксидативного стресса, неизбежно сопровождающего механическую травму глаза, путем перорального или внутримышечного введения [9].

Таким образом, цель исследования состояла в изучении динамики состояния гомеостаза крыс по морфологии сыворотки крови на фоне механической травмы глаза и различных способов ее терапии.

Материалы и методы исследования. Эксперимент был проведен на 120 беспородных самцах крыс шестимесячного возраста, с массой от 220 до 240 г. Животные были разделены на 4 группы по 30 крыс в каждой. Каждой крысе было нанесено проникающее ранение обоих глаз. Группа 1 не получала никакого лечения травмы глаза. Крысы группы 2 получали стандартное лечение травмы глаза, крысы группы 3 получали стандартное лечение и инъекции кверцетина внутрибрюшинно, а крысы группы 4 получали только инъекции кверцетина. Подробное описание методики проведения эксперимента можно найти в ранее опубликованной работе [11].

Системную организацию и маркеры патологии сыворотки крови у наблюдаемых экспериментальных животных исследовали в различные периоды проведения эксперимента: 0, 1, 3, 5, 7 и 14-е сутки после механической травмы глаза, методом клиновидной дегидратации, разработанным С.Н. Шатохиной и В.Н. Шабалиным [12; 13].

Для получения сыворотки крови производился забор крови у крыс, которую помещали в сухую и чистую пробирку объемом 5 мл. Затем кровь центрифугировали в течение 30 минут со скоростью 1000 оборотов в минуту. Каплю сыворотки крови объемом 20 мкл наносили на предметное стекло. Капля высыхала при температуре 20-25 °С, при относительной влажности 65-70% и при минимальной подвижности окружающего воздуха. Процесс высыхания занимал 18-24 часа. После высыхания капля превращается в пленку, которая носит название фации [13]. Для анализа структурообразующих элементов высушенной капли использовался стереомикроскоп MZ-12 фирмы Leica в обычном свете, темном поле и частично и полностью поляризованном свете. Исследованию подвергались натуральные образцы высушенных капель сыворотки крови (фаций) и их фотографии, полученные при различных увеличениях в диапазоне от х25 до х160 [14].

Для интегральной оценки состояния гомеостаза у экспериментальных животных проводили сопоставление морфологической картины исходной и суточной фаций сыворотки крови [15].

Исследование выполнено в соответствии с правилами лабораторной практики в Российской Федерации: с Директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/ЕС от 22 сентября 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей, с Федеральным законом от 27.12.2018 № 498-ФЗ (ред. от 27.12.2019) «Об ответственном обращении с животными и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Полученный цифровой материал подвергали статистической обработке с помощью пакета программ Statistica Application 10.0.1011 путем непараметрического статистического анализа с целью установления достоверности различий в изучаемых группах с использованием критерия Манна-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение

Динамика состояния гомеостаза по системной организации сыворотки крови у экспериментальных животных представлена в таблице 1. Согласно методике, выделяют 4 основных типа состояния гомеостаза:

- физиологически устойчивое – значительных различий между структурами исходной и суточной фации сыворотки крови нет, обе фации имеют гармоничное строение;

- физиологически неустойчивое – патологические изменения имеются в структуре исходной фации, но исчезают в суточной;

- патологически неустойчивое – патологические изменения отсутствуют в исходной фации, но определяются в суточной фации;

- патологическое устойчивое – структурная организация исходной и суточной фаций имеет патологические параметры.

Динамика состояния гомеостаза по системной организации сыворотки крови у экспериментальных животных приведена в таблице.

Динамика состояния гомеостаза по системной организации сыворотки крови у экспериментальных животных

Примечание. В таблице различия достоверны при P<0,05: 1 – по сравнению с показателями этой же группы на 0-е сутки опыта; 2 – по сравнению с показателями 1-й группы в указанные сутки опыта; 3 - по сравнению с показателями этой же группы на 1-е сутки опыта; 4 - по сравнению с показателями этой же группы на 3-и сутки опыта; 5 - по сравнению с показателями этой же группы на 5-е сутки опыта; 6 - по сравнению с показателями этой же группы на 7-е сутки опыта.

До механической травмы глаза животные всех экспериментальных групп в основном характеризовались физиологически устойчивым состоянием согласно системной организации сыворотки крови. Животные в физиологически неустойчивом состоянии гомеостаза зафиксированы в небольшом количестве в каждой группе, разброс данных составлял от 13,3 до 20,0%, а патологически неустойчивым состоянием характеризовались от 3,3 до 10,0% крыс. Также только среди крыс 2-й и 3-й групп у незначительного количества животных было зафиксировано патологически устойчивое состояние (3,3–6,7% животных).

На 1-е сутки после механической травмы глаза установлено изменение системной организации сыворотки крови в сторону увеличения животных с патологическим и физиологически неустойчивым состоянием. Так, среди животных 1-й группы на 1-е сутки опыта крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 40,9% от значения на 0-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 50,0%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 198,5%, и появились животные, которые характеризовались патологически устойчивым состоянием (6,7%). Среди животных 2-й группы на 1-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 30,5% от значения на 0-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 39,5%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 203,0%, а животных в патологически устойчивом состоянии стало больше на 306,1% по сравнению с нулевыми сутками. Среди животных 3-й группы на 1-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 23,9% от значения на 0-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 50,4%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 50,0%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии было, как и в нулевые сутки, 6,7%. Среди животных 4-й группы на 1-е сутки опыта крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 36,3% от значения на 0-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 19,8%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 200,0%, и появились животные, которые характеризовались патологически устойчивым состоянием (3,3%).

Стоит отметить, что крыс в физиологически устойчивом состоянии на 1-е сутки опыта в группах с терапией различными способами травмы глаза было больше по сравнению с животными 1-й группы, в частности в группах 2 и 3 больше на 23,1%, а в группе 4 – больше на 7,9%. При этом животных в физиологически неустойчивом состоянии на 1-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 22,3%, в группах 3 и 4 – меньше на 33,3% по сравнению с животными без терапии механической травмы глаза. Животных в патологически неустойчивом состоянии на 1-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 50%, в 4-й группе – больше на 50%, чем в первой, а в третьей группе совпадало с показателями крыс без терапии травмы глаза. Животных в патологически устойчивом состоянии на 1-е сутки опыта во 2-й группе было больше на 100%, в 4-й группе – меньше на 50,7%, чем в первой, а в третьей группе совпадало с показателями крыс без терапии травмы глаза.

На 3-и сутки после механической травмы глаза среди животных 1-й группы крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 61,4% от значения на 1-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – меньше на 33,3%, а в патологически неустойчивом состоянии – больше на 116,5%, и крыс в патологически устойчивом состоянии – больше на 198,5% по сравнению с первыми сутками опыта. Среди животных 2-й группы на 3-и сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 37,5% от значения на 1-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 14,6%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 167,0%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии осталось прежним по сравнению с первыми сутками. Среди животных 3-й группы на 3-и сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 31,1% от значения на 1-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 33,0%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 50,0%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии было таким же, как и на третьи сутки эксперимента. Среди животных 4-й группы на 3-и сутки опыта крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 49,9% от значения на 1-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – осталось прежним, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 11,0%, а в патологически устойчивом состоянии – больше на 606,1% по сравнению с 1-ми сутками эксперимента.

Крыс в физиологически устойчивом состоянии на 3-и сутки опыта в группах с терапией различными способами травмы глаза было больше по сравнению с животными 1-й группы, в частности во 2-й группе больше на 99,4%, в 3-й группе – больше на 119,8%, а в 4-й группе – больше на 40,1%. При этом животных в физиологически неустойчивом состоянии гомеостаза во 2-й группе было больше на 33,5%, в 3-й группе – больше на 33,0%, чем в 1-й группе, а в 4-й группе совпадало с показателями животных без терапии механической травмы глаза. Животных в патологически неустойчивом состоянии на 3-и сутки опыта во 2-й группе было меньше на 38,3%, в 3-й группе – меньше на 30,7%, а в 4-й группе – меньше на 23,1% по сравнению с крысами 1-й группы. Животных в патологически устойчивом состоянии на 3-и сутки опыта во 2-й группе было меньше на 33,5%, в 3-й группе – меньше на 66,5%, а в 4-й группе – больше на 16,5%, чем в первой группе.

На 5-е сутки после механической травмы глаза среди животных 1-й группы крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 80,2% от значения на 3-и сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – меньше на 33,5%, а в патологически неустойчивом состоянии – больше на 23,3%, и крыс в патологически устойчивом состоянии – больше на 50,0% по сравнению с третьими сутками опыта. Среди животных 2-й группы на 5-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 30,0% от значения на 3-и сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – осталось прежним, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 24,7%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии увеличилось на 25,5% по сравнению с третьими сутками опыта. Среди животных 3-й группы на 5-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 27,2% от значения на 3-и сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 50,4%, в патологически неустойчивом состоянии – меньше на 22,3%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии увеличилось на 49,3% по сравнению с 3-ми сутками эксперимента. Среди животных 4-й группы на 5-е сутки опыта количество крыс в физиологически устойчивом и патологически устойчивом состояниях гомеостаза осталось прежним по сравнению с 3-ми сутками эксперимента, в физиологически неустойчивом состоянии – стало меньше на 50,0%, а в патологически неустойчивом состоянии – больше на 30,3% по сравнению с 3-ми сутками эксперимента.

Таким образом, крыс в физиологически устойчивом состоянии на 5-е сутки опыта в группах с терапией различными способами травмы глаза было больше по сравнению с животными 1-й группы, в частности во 2-й и 4-й группах больше на 606,1%, а в 3-й группе – больше на 709,1%. При этом животных в физиологически неустойчивом состоянии гомеостаза во 2-й группе было больше на 100,8%, в 3-й группе – больше на 200,8%, а в 4-й группе – меньше на 24,8% по сравнению с показателями животных без терапии механической травмы глаза. Животных в патологически неустойчивом состоянии на 5-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 37,6%, в 3-й группе – меньше на 56,4%, а в 4-й группе – меньше на 18,7% по сравнению с крысами 1-й группы. Животных в патологически устойчивом состоянии на 5-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 44,3%, в 3-й группе – меньше на 66,7%, а в 4-й группе – меньше на 22,3%, чем в первой группе.

На 7-е сутки после механической травмы глаза среди животных 1-й группы крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза не наблюдалось; в физиологически неустойчивом состоянии из было меньше на 24,8% по сравнению с 5-ми сутками опыта, в патологически неустойчивом состоянии также было меньше на 12,5%, а крыс в патологически устойчивом состоянии стало больше на 44,3% по сравнению с пятыми сутками опыта. Среди животных 2-й группы на 7-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 57,1% от значения на 5-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – стало меньше на 12,7%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 20,1%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии увеличилось на 59,9% по сравнению с пятыми сутками опыта. Среди животных 3-й группы на 7-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 25,1% от значения на 5-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало меньше на 33,3%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 57,5%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии увеличилось на 66,0% по сравнению с 5-ми сутками эксперимента. Среди животных 4-й группы на 7-е сутки опыта крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало меньше на 57,1% от значения на 5-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало меньше на 67,0%, в патологически неустойчивом состоянии – больше на 22,8%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии увеличилось на 43,3% по сравнению с 5-ми сутками эксперимента.

Таким образом, крыс в физиологически устойчивом состоянии на 7-е сутки опыта в группах с терапией различными способами травмы глаза было больше по сравнению с животными 1-й группы, в частности во 2-й и 4-й группах больше на 10,0%, а в 3-й группе – больше на 20,0%. При этом животных в физиологически неустойчивом состоянии гомеостаза во 2-й группе было больше на 133,0%, в 3-й группе – больше на 167,0%, а в 4-й группе – меньше на 67,0% по сравнению с показателями животных без терапии механической травмы глаза. Животных в патологически неустойчивом состоянии на 7-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 14,3%, в 3-й группе – меньше на 21,4%, а в 4-й группе – больше на 14,1% по сравнению с крысами 1-й группы. Животных в патологически устойчивом состоянии на 7-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 38,3%, в 3-й группе – меньше на 61,7%, а в 4-й группе – меньше на 22,9%, чем в первой группе.

На 14-е сутки после механической травмы глаза среди животных 1 группы крыс в физиологически устойчивом и неустойчивом состояниях гомеостаза не наблюдалось; в патологически неустойчивом состоянии животных также было меньше на 7,3%, а крыс в патологически устойчивом состоянии стало больше на 30,9% по сравнению с седьмыми сутками опыта. Среди животных 2-й группы на 14-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало больше на 167,0% от значения на 7-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии – стало больше на 57,1%, в патологически неустойчивом состоянии – меньше на 25,0%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии уменьшилось на 74,9% по сравнению с седьмыми сутками опыта. Среди животных 3-й группы на 14-е сутки было зафиксировано, что крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало больше на 100% от значения на 7-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 82,3%, в патологически неустойчивом состоянии – меньше на 81,7%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии уменьшилось на 80,1% по сравнению с 7-ми сутками эксперимента. Среди животных 4-й группы на 14-е сутки опыта крыс в физиологически устойчивом состоянии гомеостаза стало больше на 100,0% от значения на 7-е сутки; в физиологически неустойчивом состоянии стало больше на 909,1%, в патологически неустойчивом состоянии – меньше на 43,7%, а количество животных в патологически устойчивом состоянии уменьшилось на 50,0% по сравнению с 7-ми сутками эксперимента.

Таким образом, крыс в физиологически устойчивом состоянии на 14-е сутки опыта в группах с терапией различными способами травмы глаза было больше по сравнению с животными 1-й группы, в частности во 2-й группе на 26,7%, в 3-й группе – на 40,0%, а в 4-й группе больше на 20,0%. При этом животных в физиологически неустойчивом состоянии гомеостаза во 2-й группе было больше на 36,6%, в 3-й группе – больше на 50,0%, а в 4-й группе – больше на 33,3% по сравнению с показателями животных без терапии механической травмы глаза. Животных в патологически неустойчивом состоянии на 14-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 30,7%, в 3-й группе – меньше на 84,5%, а в 4-й группе – меньше на 30,7% по сравнению с крысами 1-й группы. Животных в патологически устойчивом состоянии на 14-е сутки опыта во 2-й группе было меньше на 88,2%, в 3-й группе – меньше на 94,2%, а в 4-й группе – меньше на 70,5%, чем в первой группе.

До начала эксперимента у крыс преобладало физиологически устойчивое состояние и фации характеризовались следующим образом: основные трещины имели радиальную симметрию, а по периферии фации они соединялись между собой аркадными трещинами, а в центре их концы вливались друг в друга, также встречались фации частично радиального типа. Начиная с первых суток опыта, после нанесения механической травмы глаза у животных возникает воспалительный процесс и оксидативный стресс, морфологическими отражениями которых являются сбои процессов самоорганизации сыворотки крови при ее дегидратации, проявляющиеся возникновением иррадиальных, циркулярных и двойных фаций. Различные виды терапии способствуют восстановлению нарушенного гомеостаза и преобладанию радиальных и частично радиальных фаций у животных. Наиболее эффективно в отношении восстановления гомеостаза работает комплексная терапия травмы глаза с добавлением инъекций кверцетина.

Полученные результаты согласуются с данными литературы [1; 2] о том, что методом клиновидной дегидратации сыворотки крови можно установить морфологические маркеры, отражающие физиологическое состояние организма, и выявить самые начальные патологические изменения молекулярных структур [5; 8]. Исследования морфологии сыворотки крови крыс в эксперименте дают понимание динамики гомеостаза при механической травме глаза и различных способах ее коррекции и позволяют определить степень активности патологического процесса, выявить осложнения, прогнозировать риски дальнейшего развития патологии и контролировать результаты проводимой терапии [12; 13; 15].

Выводы

Морфологическая картина сыворотки крови крыс отражает изменения взаимодействия ее различных компонентов, в частности нарушение белково-минеральных взаимодействий в результате воспалительного процесса, и, как следствие, интенсификации процессов окисления. Совокупность стандартной терапии травмы глаза с инъекциями кверцетина наиболее эффективно восстанавливает гомеостаз, способствуя увеличению фаций сыворотки крови радиального и частично радиального типа и снижению количества иррадиальных, циркулярных и двойных фаций по сравнению с терапией только инъекциями кверцетина или стандартной терапией травмы глаза.