По методике компьютерной телевизионной морфоденситометрии (КТМДМ) производилось изучение нормальных и измененных эритроцитов при действии инфразвукового фактора разной частоты.
В большинстве случаев инфразвук (ИЗ) является фактором техногенного происхождения, оказывающий выраженное неблагоприятное действие на организм. Полного представления о характере специфического действия инфразвука на организм, о механизмах вызывающих изменения литературные материалы не дают. Вместе с тем довольно широко инфразвук начинает использоваться в качестве лечения (например, приборы ИФС-1). Среди гипотез о путях воздействии инфразвука, существует предположение, что первично повреждаются клеточные мембраны [3, 8], в наших исследованиях это было уже показано [6,7]. Поэтому нам представляется актуальным рассмотрение вопроса влияния инфразвука на состояние мембран эритроцитов более полноценно.
Цель исследования: Изучить морфоденситометрические параметры формы эритроцитов по методике КТМДМ при действии инфразвука.
Материалы и методы исследования
Измерение параметров эритроцитов производилось с мазка крови, окрашенного по стандартной методике. Мазок крови готовился после облучения порции донорской крови ИЗ различной частоты в течение 15 минут. В качестве основы для расчета морфометрических параметров служила плоская проекция эритроцита, которая была описана такими параметрами, как площадь, объем, фактор формы, средняя оптическая плотность и др.
Результаты исследования и их обсуждение
Все показатели претерпевают значительные изменения. По нашему мнению в первую очередь следует обратить внимание на показатели, характеризующие форму и размер эритроцитов (Dx- показатель формы, Surface- площадь поверхности, Volume-обьем, L_er – длина профиля эритроцита). Инфразвук частотой 1, 3, 7, 9 Гц вызывает уменьшение как Surface, так и Volume (рис. 1).
Рис. 1. Влияние инфразвука на площадь поверхности и объем эритроцитов. По оси ординат: величина показателя, условные единицы. По оси абсцисс: частота инфразвука, Гц
Частота 5 Гц повышает оба показателя. При воздействии инфразвуковыми частотами 11 и 13 Гц увеличивается Surface и уменьшается Volume, а при 15 и 17 Гц наоборот, увеличивается Volume и уменьшается Surface. По результатам наших исследований при воздействии на донорскую кровь in vitro инфразвуком частотой 1-17 Гц происходит достоверное уменьшение Dx при частоте 17 Гц и 13 Гц и увеличение при частоте 15 Гц.
Анализ соотношения S/V обнаруживает, что только при действии частот 15 и 17 Гц эритроциты приобретают сферическую форму. Воздействие инфразвука частотой 1 Гц увеличивает данной показатель на 34,6 %; 5 Гц на 44,5 %; 7 Гц на 5,9 %; 11 Гц на 85,1 %; 13 Гц на 52,4 %; 9 Гц не изменяет соотношение S/V. Чем больше отношение площади поверхности эритроцита к его объёму, тем выраженнее его деформируемые свойства. Уменьшение отношения S/V свидетельствует об увеличении объема эритроцита при избыточном поступлении в эритроцит Na и воды, в результате чего он приобретает сферическую форму и становиться менее деформируемым. Ухудшаются вязкостно-эластических свойств эритроцитов, благоприятствующие увеличению проницаемости эритроцитарной мембраны, что ведет к быстрому разрушению эритроцита [2]. Т.о. деформабильность является лимитирующим фактором продолжительности жизни эритроцита [4]. При воздействии инфразвука частотами 1, 3, 5, 7, 11 и 13 Гц значительно повышается показатель S/V эритроцитов, что по нашему мнению не означает улучшение структурно- функциональных свойств эритроцитарной мембраны, а скорее наоборот, характеризует неблагоприятные изменения.
При этом длина профиля эритроцита (L_er) меняется независимо от соотношения S/V (рис. 2). Так L_er увеличивается при воздействии инфразвука частотой 3, 5, 11 Гц, а уменьшается при частоте 1, 7, 9, 13, 15, 17 Гц. Наибольшее удлинение профиля эритроцитов наблюдается при частоте 11 Гц, а наибольшее уменьшение при частоте 9 Гц.
Рис. 2. Изменение профиля эритроцитов при действии инфразвука. По оси ординат: величина показателя, условные единицы. По оси абсцисс: частота инфразвука, Гц
Стабильность и деформабильность мембран эритроцитов во многом зависят от жесткости белковой сети цитоскелета, которую определяют межмолекулярные взаимодействия его белковых компонентов. Учитывая, что для исследования влияния инфразвука на мембраны эритроцитов брали периферическую кровь, и эксперимент проводился in vitro, то исследуемые эритроциты должны находиться в стабильном состоянии и не испытывать деформации. Сопоставление показателей L_er и Surface обнаруживает, что при влиянии инфразвука происходит изменение не только линейных размеров эритроцитов, но и площади поверхности.
Таким образом, можно полагать, что инфразвук оказывает на эритроциты in vitro воздействие, похожее на таковое при деформационном стрессе, когда возникающие при этом проявления выражаются в увеличение проницаемости мембран эритроцитов для ионов Са++ (Larsen и соавт, 1981); также возрастает проницаемость мембран для К +и Na+. Одновременно с этим известен дозозависимый эффект проницаемости мембран эритроцитов для одновалентных катионов от величины усилия сдвига [5]. Так же согласно данным, рост проницаемости эритроцитов для катионов при деформационном стрессе объясняют уменьшением плотности упаковки липидного бислоя мембран, что увеличивает проницаемость эритроцитарной мембраны. В пользу этого предположения свидетельствует и то, что накопление гидроперекисей липидов в мембранах эритроцитов оказывает синергический эффект на увеличение проницаемости мембран для одновалентных катионов при деформационном стрессе [5].
В нашем случае эритроциты деформируются, находясь в стационарном состоянии, т.е. in vitro, показывая изменение качественных характеристик мембран эритроцитов как стабильность и деформабильность. Определяющее значение для функционирования клетки имеют вязкостно-эластичные свойства мембраны, которые определяются, прежде всего, состоянием спектрино-актинового комплекса и его взаимодействием с другими структурными элементами мембраны [1]. Для поддержания нормальных физико-химических свойств мембраны необходима АТФ, которая необходима для создания физиологически оптимальной формы эритроцита. Определенное влияние на пластичность мембраны эритроцита оказывают и липиды. Снижение содержания АТФ в эритроците ведет к изменениям метаболизма липидов мембраны, увеличению уровня ацилглицеринов, что вызывает изменения формы и вязкостно-эластических свойств мембраны.
Выводы
Большинство факторов, влияющих на свойства эритроцитов, реализуют свое действие через их мембрану. Таким образом, изменение МДМ параметров эритроцитов при действии инфразвука свидетельствует о нарушении проницаемости эритроцитов, что связано со структурно функциональными изменениями мембраны.
По методике компьютерной телевизионной морфоденситометрии (КТМДМ) производилось изучение нормальных и измененных эритроцитов при действии инфразвукового фактора разной частоты.
В большинстве случаев инфразвук (ИЗ) является фактором техногенного происхождения, оказывающий выраженное неблагоприятное действие на организм. Полного представления о характере специфического действия инфразвука на организм, о механизмах вызывающих изменения литературные материалы не дают. Вместе с тем довольно широко инфразвук начинает использоваться в качестве лечения (например, приборы ИФС-1). Среди гипотез о путях воздействии инфразвука, существует предположение, что первично повреждаются клеточные мембраны [3, 8], в наших исследованиях это было уже показано [6,7]. Поэтому нам представляется актуальным рассмотрение вопроса влияния инфразвука на состояние мембран эритроцитов более полноценно.
Цель исследования: Изучить морфоденситометрические параметры формы эритроцитов по методике КТМДМ при действии инфразвука.
Материалы и методы исследования
Измерение параметров эритроцитов производилось с мазка крови, окрашенного по стандартной методике. Мазок крови готовился после облучения порции донорской крови ИЗ различной частоты в течение 15 минут. В качестве основы для расчета морфометрических параметров служила плоская проекция эритроцита, которая была описана такими параметрами, как площадь, объем, фактор формы, средняя оптическая плотность и др.
Результаты исследования и их обсуждение
Все показатели претерпевают значительные изменения. По нашему мнению в первую очередь следует обратить внимание на показатели, характеризующие форму и размер эритроцитов (Dx- показатель формы, Surface- площадь поверхности, Volume-обьем, L_er – длина профиля эритроцита). Инфразвук частотой 1, 3, 7, 9 Гц вызывает уменьшение как Surface, так и Volume (рис. 1).
Рис. 1. Влияние инфразвука на площадь поверхности и объем эритроцитов. По оси ординат: величина показателя, условные единицы. По оси абсцисс: частота инфразвука, Гц
Частота 5 Гц повышает оба показателя. При воздействии инфразвуковыми частотами 11 и 13 Гц увеличивается Surface и уменьшается Volume, а при 15 и 17 Гц наоборот, увеличивается Volume и уменьшается Surface. По результатам наших исследований при воздействии на донорскую кровь in vitro инфразвуком частотой 1-17 Гц происходит достоверное уменьшение Dx при частоте 17 Гц и 13 Гц и увеличение при частоте 15 Гц.
Анализ соотношения S/V обнаруживает, что только при действии частот 15 и 17 Гц эритроциты приобретают сферическую форму. Воздействие инфразвука частотой 1 Гц увеличивает данной показатель на 34,6 %; 5 Гц на 44,5 %; 7 Гц на 5,9 %; 11 Гц на 85,1 %; 13 Гц на 52,4 %; 9 Гц не изменяет соотношение S/V. Чем больше отношение площади поверхности эритроцита к его объёму, тем выраженнее его деформируемые свойства. Уменьшение отношения S/V свидетельствует об увеличении объема эритроцита при избыточном поступлении в эритроцит Na и воды, в результате чего он приобретает сферическую форму и становиться менее деформируемым. Ухудшаются вязкостно-эластических свойств эритроцитов, благоприятствующие увеличению проницаемости эритроцитарной мембраны, что ведет к быстрому разрушению эритроцита [2]. Т.о. деформабильность является лимитирующим фактором продолжительности жизни эритроцита [4]. При воздействии инфразвука частотами 1, 3, 5, 7, 11 и 13 Гц значительно повышается показатель S/V эритроцитов, что по нашему мнению не означает улучшение структурно- функциональных свойств эритроцитарной мембраны, а скорее наоборот, характеризует неблагоприятные изменения.
При этом длина профиля эритроцита (L_er) меняется независимо от соотношения S/V (рис. 2). Так L_er увеличивается при воздействии инфразвука частотой 3, 5, 11 Гц, а уменьшается при частоте 1, 7, 9, 13, 15, 17 Гц. Наибольшее удлинение профиля эритроцитов наблюдается при частоте 11 Гц, а наибольшее уменьшение при частоте 9 Гц.
Стабильность и деформабильность мембран эритроцитов во многом зависят от жесткости белковой сети цитоскелета, которую определяют межмолекулярные взаимодействия его белковых компонентов. Учитывая, что для исследования влияния инфразвука на мембраны эритроцитов брали периферическую кровь, и эксперимент проводился in vitro, то исследуемые эритроциты должны находиться в стабильном состоянии и не испытывать деформации. Сопоставление показателей L_er и Surface обнаруживает, что при влиянии инфразвука происходит изменение не только линейных размеров эритроцитов, но и площади поверхности.
Таким образом, можно полагать, что инфразвук оказывает на эритроциты in vitro воздействие, похожее на таковое при деформационном стрессе, когда возникающие при этом проявления выражаются в увеличение проницаемости мембран эритроцитов для ионов Са++ (Larsen и соавт, 1981); также возрастает проницаемость мембран для К +и Na+. Одновременно с этим известен дозозависимый эффект проницаемости мембран эритроцитов для одновалентных катионов от величины усилия сдвига [5]. Так же согласно данным, рост проницаемости эритроцитов для катионов при деформационном стрессе объясняют уменьшением плотности упаковки липидного бислоя мембран, что увеличивает проницаемость эритроцитарной мембраны. В пользу этого предположения свидетельствует и то, что накопление гидроперекисей липидов в мембранах эритроцитов оказывает синергический эффект на увеличение проницаемости мембран для одновалентных катионов при деформационном стрессе [5].
В нашем случае эритроциты деформируются, находясь в стационарном состоянии, т.е. in vitro, показывая изменение качественных характеристик мембран эритроцитов как стабильность и деформабильность. Определяющее значение для функционирования клетки имеют вязкостно-эластичные свойства мембраны, которые определяются, прежде всего, состоянием спектрино-актинового комплекса и его взаимодействием с другими структурными элементами мембраны [1]. Для поддержания нормальных физико-химических свойств мембраны необходима АТФ, которая необходима для создания физиологически оптимальной формы эритроцита. Определенное влияние на пластичность мембраны эритроцита оказывают и липиды. Снижение содержания АТФ в эритроците ведет к изменениям метаболизма липидов мембраны, увеличению уровня ацилглицеринов, что вызывает изменения формы и вязкостно-эластических свойств мембраны.
Выводы
Большинство факторов, влияющих на свойства эритроцитов, реализуют свое действие через их мембрану. Таким образом, изменение МДМ параметров эритроцитов при действии инфразвука свидетельствует о нарушении проницаемости эритроцитов, что связано со структурно функциональными изменениями мембраны.