Системный анализ сердечно-сосудистой гемодинамики кроликов при сезонных изменениях

УДК 616; 64.2

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ГЕМОДИНАМИКИ КРОЛИКОВ ПРИ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ

А.К. ЗОТОВ*

С системной точки зрения сердце входит в сердечнососудистую (над)систему в качестве подсистемы [5]. Ранее в работах [3, 6, 7] значение правого желудочка в системе сердца было объективизировано с позиций теории информации и термодинамики как ведущее. Однако не очевидно, что при изменении внешних условий существования живой системы (сезонные, гелио- и геомагнитные изменения) ведущая роль правого желудочка сохранится при переходе от подсистемы к надсистеме. В связи с этим становится актуальным вопрос об оценке вкладов рабочего внутрижелудочкового давления правого (ВДрПЖ) и левого (ВДрЛЖ) желудочков сердца в формирование системного систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления, а также выявление механизмов адаптации сердечно-сосудистой системы к сезонным изменениям миокарда.

В проведенных ранее исследованиях оценка роли правого и левого желудочков сердца [3, 6], основывалась на анализе парной корреляции тесноты связей между различными показателями внутрижелудочкового давления левого и правого желудочков системы сердце. Показатели системного систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления отражают деятельность сердечно-сосудистой (над)системы. Поэтому для адекватной системной оценки одномоментных вкладов показателей внутрижелудочко-вого давления обоих желудочков сердца в формирование АДс или АДд в данном исследовании применяется тримерный корреляционно-регрессионный анализ [2, 4].

Материалы и методы. Экспериментальные материалы, используемые в данном исследовании, были получены на кафедре патологической физиологии РУДН 21-23 марта, 21-23 июня, 21-23 сентября, 21-23 декабря 1984 г. В этом хронобиологиче-ском эксперименте было задействовано 480 интактных кроликов-самцов породы «шиншилла» массой 2,6-3,5 кг. Каждый сезон 21 числа соответствующего месяца с 00:00 часов в течение 3 суток с интервалом 3 часа велись замеры гемодинамических показателей сердечно-сосудистой системы: систолического (АДс) и диастолического (АДд) давления, рабочего внутрижелудочкового давления правого (ВДрПЖ) и левого (ВДрЛЖ) желудочков сердца.

Для выявления корреляции между показателями рабочего внутрижелудочкового давления левого х(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, и показателями систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления был применен три-мерный корреляционный анализ тесноты связи между этими показателями, которая рассчитывалась с помощью общего коэффициента тримерной корреляции Ухуг(Ухум) [ 4] по формуле:

+ г!.. - 2r_.r_.r_.. I

1 - гху

где Тху,Тх1, ,ГхшГуъ— парные коэффициенты корреляции

между показателями х и у, х и г, у и г, х и м, у и w. Общий коэффициент тримерной корреляции всегда имеет неотрицательное значение и заключен между 0 и 1: 0< Гхуг(Гхум) <1. Градация тесноты связей производилась по вербально-числовой шкале Харрингтона: 0,00-0,2 (очень слабая), 0,21-0,37 (слабая), 0,38-0,64 (средняя), 0,65-0,80 (сильная), 0,81-0,1 (очень сильная). Достоверность общего коэффициента тримерной корреляции Тхуг(Гхум) оценивалась стандартным способом.

Для оценки вкладов показателей внутрижелудочкового давления левого и правого желудочков сердца в формирование показателей систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления сердечно-сосудистой системы применялся тримерный регрессионный анализ [ 2]. Сначала были рассчитаны индексы показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс), м(АДд) для всех сезонов. Затем на их основе для показателей систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) артериального давления были построены сезонные эмпирические производственные функции двух переменных £ = х а у а и м = хв ув, которые описывают связи между показателями х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс), м(АДд).

Оценки коэффициентов эластичности а, а и Д, Д этих производственных функций были получены методом наименьших квадратов с помощью статистической подпрограммы ЛИНЕЙН приложения Excel для Windows.

Для оценки режимов управления вероятностными распределениями показателей на основе понятия относительной энтропии h [ 1, 7, 8], был проведен их энтропийный анализ. Относительная энтропия h: 0<h<1, определяя режим управления показателем, демонстрирует относительную степень загруженности сердечно-сосудистой системы информацией по сравнению с ее максимальной информационной емкостью.

Результаты. Данные тримерного корреляционно анализа, см. в табл. 1. Значения всех сезонных общих коэффициентов многомерной корреляции Vxyz и Vxyw для показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), г(АДс) и x (ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), ^(АДц) табл. 1 достоверно отличаются от нуля на 1% уровне значимости. Справа от каждого значения сезонного общего коэффициента тримерной корреляции приведена вербальная оценка тесноты тримерной связи по вербально-числовой шкале Харрингтона.

Таблица 1

Общие коэффициенты тримерной корреляции по всем сезонам

ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА

Гху 0,3

rxyw 0,4

Эти данные позволяют утверждать, что сердечнососудистая система осуществляет свою сезонную адаптацию, в том числе за счет изменения баланса тесноты связи тримерной корреляции между показателями внутрижелудочкового давления левого х (ВДрЛЖ), правого у (ВДрПЖ) желудочков и показателями систолического г(АДс) и диастолического м(АДд) давления реализующейся в соответствующих общих коэффициентах три-мерной корреляции Гхуг и Ухум- Осенью бывает наиболее тесная (Гхуг=Гхум-=0,81), а весной - наименее тесная (гЛу2=0,3, Гхум =0,4) тримерная связь между показателями для всех сезонов. Лето и зима занимают промежуточное положение между весной и осенью, демонстрируя при этом большую тесноту тримерной связи летом (Гху2=0,6, Гху№=0,66), чем зимой (Гху2=0,53, Гхум.=0,49). Подобная сезонная адаптация, по-видимому, связана с сезонными изменениями сосудистого тонуса сердечно-сосудистой системы.

Результаты тримерного регрессионного анализа приведены в табл. 2. Коэффициенты эластичности а, 02 производственной

функции систолического давления £ = ха уа показывают, что изменение показателя х(ВДрЛЖ) на 1% приводит к изменению показателя г(АДс) на а %, а изменение показателя у(ВДрПЖ) на

1% ведет к изменению показателя г(АДс) на Аналогично

коэффициенты эластичности Д, Д, производственной функции диастолического давления М = хв ув учитывают вклад показателей х(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ) в «производство» диастолического давления м(АДд).

Таблица 2

Коэффициенты эластичности «производства» АДС и АДд по всем сезонам

ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА

в по ЛЖ 0,52 0,65 0,07 0,1

в по ПЖ 0,48 0,35 0,93 0,9

Д + в 1 1 1 1

в по ЛЖ 0,51 0,68 0,09 0,12

в по ПЖ 0,49 0,32 0,91 0,88

д+в 1 1 1 1

Кафедра общей патологии и патофизиологии РУДН, г. Москва 117198 у. Миклухо-Маклая д. 8

Значения коэффициентов эластичности (табл. 2) как по ЛЖ, так и по ПЖ для всех сезонов года положительны и находятся между нулем и единицей. Это свидетельствует о том, что увеличение внутрижелудочкового давления ЛЖ или ПЖ вызывает соответствующее увеличение системного АД. Весной наблюдается приближенное равенство коэффициентов эластичности а « О^, в « Д2, поэтому весной вклад ПЖ в формировании

r

как показателя систолического давления г(АДс) так и показателя диастолического давления м(АДд) почти такой же как и вклад ЛЖ. Летом выполняются неравенства , Д > Д2, поэтому

летом вклад ЛЖ в формировании как показателя систолического давления г(АДс), так и показателя диастолического давления м(АДд) больше вклада ПЖ. Осенью и зимой наблюдается неравенство коэффициентов эластичности а << а, Д << вг, поэтому вклад ПЖ в формировании как показателя систолического давления г(АДс), так и показателя диастолического давления м(АДд) осенью и зимой значительно больше вклада ЛЖ.

Таблица 3

Относительная энтропия к показателей системного АД и рабочего ВДпо всем сезонам

ВЕСНА ЛЕТО ОСЕНЬ ЗИМА

z(AAc) 0,8 0,81 0,8б 0,87

ЧАДд) 0,81 0,84 0,7б 0,88

ximTO 0,85 0,89 0,8 0,82

у(ВДрПЖ) 0,8б 0,84 0,83 1 0,7

Всегда выполняется как равенство а + ас, = 1, так и равенство в + ß2 = 1, поэтому показатели систолического z(AДc) и диастолического w(AДд) давления изменяются в той же пропорции, что показатели рабочего внутрижелудочкового давления левого x(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, что указывает на наличие постоянного «производства» показателей z(AДc) и w(A^). Поэтому производственные функции показателя систолического £ = xa уа и показателя диастолического давления w = xe y в являются функциями Кобба - Дугласа.

На основе понятия относительной энтропии [1, 7, 8] нами был проведен энтропийный анализ вероятностных распределений значений показателей x(ВДрЛЖ), у(ВДрПЖ), z(AДc)и w(A^), который показал (табл. 3), что, несмотря на выраженную сезонную изменчивость тесноты тримерной корреляции между показателями внутрижелудочкового давления левого x(ВДрЛЖ) и правого у(ВДрПЖ) желудочков сердца, и показателями систолического z(A^) и диастолического w(AДд) давления, сердечнососудистая система удерживает относительную энтропию этих показателей в довольно узких интервалах: 0,8-0,87 для z(A^),

0,7б-0,88 для w(A^), 0,8-0,89 для x(ВДрЛЖ), 0,7-0,8б для у(ВДрПЖ), что говорит о гомеостатическом регулировании относительной энтропии показателей и о гомеостатическом регулировании их вероятностных распределений.

Выводы. Тримерный корреляционно-ререссионный и энтропийный анализ гемодинамических показателей функциональной деятельности сердечно-сосудистой системы кроликов при сезонных изменениях позволил установить, что адаптация сердечно-сосудистой системы визуализируется, в том числе при анализе тесноты тримерной корреляции между показателями рабочего внутрижелудочкового давления сердца и показателями давления; несмотря на сезонную изменчивость тесноты тример-ной корреляции между показателями рабочего внутрижелудочко-вого давления сердца и давления, сердечно-сосудистая система ведет гомеостатический контроль над относительной энтропией этих показателей и их вероятностными распределениями; вклады показателей рабочего внутрижелудочкового давления сердца в формирование показателей давления меняются в зависимости от сезона в той же пропорции, что и показатели внутрижелудочко-вого давления сердца, а это говорит о том, что производственные функции давления показывают эффект «производства», и потому являются производственными функциями Кобба - Дугласа.

Литература

1Aвmандилoв Г.Г. Компьютерная микротелеметрия в диагностики гистоцитопатологии.- М.: РМАПО, 199б.— 25б с.

2.Другерти К. Введение в эконометрику.- М.: ИНФРА, 2001.- 402 с.

3.Казанская Т.А., Фpoлoв E.A. Правый желудочек сердца.-М.: Изд-во РУДН, 1995.- 199 с.

4.Лакин Г.Ф. Биометрия.- М.: Изд-во ВШ,1980.- 293 с.

5•Обpазцoв И.Ф.,Ханин М.А. Оптимальные биомеханические системы.- М.: Медицина, 1989.- 271с

б•Фpoлoв Е.А. и др. Типовые реакции поврежденного сердца.- М.: РАН, 1995.- 32б с.

1.Фролов В А. и др. Болезнь как нарушение информационного процесса.- М.: Изд-во РУДН, 2006.- 188 с.

8Хадарцев А.А.и др. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине. Ч.1.- Тула.: Тул ГУ, 2000.- 320 с.

УДК 615.9.092

ИЗМЕНЕНИЕ ЦИТОКИНОВОГО ПРОФИЛЯ И ФУНКЦИИ TH1- И TH2-ЛИМФОЦИТОВ ПРИ ПОДОСТРОМ ОТРАВЛЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

П.Ф. ЗАБРОДСКИЙ, В.Ф. КИРИЧУК, В.Г. ЛИМ, И. Х. ЯФАРОВА*

Широкое использование фосфорорганнческих соединений (ФОС) в сельском хозяйстве может вести к отравлению окружающей среды этими токсикантами и продуктами их деструкции, вызывать острые, подострые и хронические интоксикации. Это предполагает изучение механизмов формирования постинтокси-кационного иммунодефицитного состояния при отравлениях ФОС с целью профилактики и лечения, возникающих при этом инфекционных осложнений и заболеваний [1—3].

От соотношения активности лимфоцитов Th1-, ТЬ2-типа (парадигма двух видов хелперов - Th1/Th2 [10] может зависеть вероятность возникновения вирусных или микробных инфекций [6], также формирование кожной или респираторной гиперчувствительности [8,9]. Кроме того, с активностью Th2-лимфоцитов связан синтез IgE, которые обеспечивают проявление респираторных аллергических реакций [11].

Цель исследования - оценка иммунных реакций и цитоки-нового профиля (содержание в крови ИФН-у, ИЛ-4, ИЛ-6 и ИЛ-10), отражающих активность ТЫ- и Th2-лимфоцитов при остром отравлении различными ТХВ.

Материал и методы. Эксперименты проводились на не-инбредных белых крысах обоего пола массой 180-240 г. Подо-строе отравление проводили диметилдихлорвинилфосфатом (ДДВФ), карбофос и метафоса, DL50 которых при подкожном введении составляли соответственно 64,5+2,3; 815,4+28,0 и 25,3+2,6; мг/кг). Показатели системы иммунитета оценивали общепринятыми методами в иммунотоксикологии и иммунологии [1,4,5]. Гуморальную иммунную реакцию к тимусзависимому антигену (эритроцитам барана - ЭБ), характеризующую способность Th1-лимфоцитов участвовать в продукции В-лимфоцитами (плазматическими клетками) IgM, определяли по числу антителообразующих клеток (АОК) в селезенке, функцию Th 1 -лимфоцитов - по реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) на 5 сут [1,4]. При этом ФОС вводили подкожно 1/4 DL50 в течение 4 сут. Функцию ^2-лимфоцитов исследовали по числу АОК, синтезирующие IgG к ЭБ, в селезенке на пике продукции данного иммуноглобулина (14 сут) методом непрямого локального гемолиза в геле [4]. При этом ТХ вводили в течение 13 суток в дозе 1/13 DL50. Крыс иммунизировали внутривенно ЭБ в дозе 2-108 клеток одновременно с первым введением токсиканта. При оценке всех иммунных реакций они получали эквиле-тальную дозу токсикантов (1,0 DL50). Уровень цитокинов определяли в крови крыс на 5 и 14 сут после первой инъекции ТХ методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits) фирмы BioSource Int. Данные обрабатывали с использованием t-критерия достоверности Стьюдента.

Результаты. При воздействии ФОС (табл. 1) отмечалось уменьшение гуморального иммунного ответа через 4 сут к Т-зависимому антигену (по числу АОК в селезенке), характеризующему синтез IgM В-клетками и функцию Th1-лимфоцитов, по сравнению с контрольным уровнем под влиянием ДДВФ, карбофоса и метафоса соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 раза (p<0,05) раза (p<0,05), а через 13 сут после иммунизации (пик иммунного ответа, оцениваемый по IgG) имелось уменьшение продукции IgG (по числу АОК в селезенке) соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 раза (p<0,05) раза (p<0,05), свидетельствующее о редукции функции Th2-лимфоцитов. При интоксикации ДДВФ, карбофосом и метафосом на 5 сут отмечалась существенная супрессия реакции ГЗТ (функция Th1-клеток) соответственно в 2,29; 1,86 и 1,99 (p<0,05) раза (p<0,05).

* Саратовский ГМУ, Саратов, ГСП-71, ул. Большая Казачья,112