Введение. Известно, что кристаллогенные свойства биосред способны выступать индикатором функционально-метаболического статуса организма человека и животных [1-4], что обусловлено наличием непосредственной взаимосвязи между характером дегидратационной структуризации биологических жидкостей и их компонентным составом [1, 4-7]. Данное обстоятельство позволяет считать кристаллогенную активность биосубстратов организма отображением метаболизма органов и тканей [2, 4, 8].
Кроме того, кристаллизация жидких биосред, в первую очередь - сыворотки крови, может являться маркером токсических эффектов различных соединений и воздействий [9, 10]. В наших предшествующих исследованиях была продемонстрирована информативность оценки особенностей структуризации сыворотки крови крыс при изучении субхронической токсичности газообразного оксида азота при ингаляционном применении [11]. Это обосновывает целесообразность использования данной диагностической технологии в мониторинге потенциальной токсичности новых физико-химических агентов, которые исследуются на предмет их уточнения их саногенетических свойств.
В связи с этим целью исследования явилось изучение кристаллогенных свойств сыворотки крови крыс при проведении продолжительного курса ингаляций синглетного кислорода.
Материал и методы исследования. Эксперимент был выполнен на 20 половозрелых крысах линии Вистар, разделенных случайным образом на две равные по численности группы. Первая группа (n=10) была интактной, животным, включенным в нее, не проводили никаких манипуляций, а производили лишь однократное получение крови из подъязычной вены.
Крысам, вошедшим по вторую группу (n=10), в течение 30 дней ежедневно проводили ингаляции воздушного потока, поступающего от генератора синглетного кислорода. Для создания газовой смеси, включающей синглетный кислород, использовали аппарат «Airnergy Professional Plus» (Германия). Продолжительность каждой процедуры составила 10 минут. Мощность генератора – 100%. На следующий день после завершения полного курса ингаляций у крыс данной группы из подъязычной вены производили получение образцов крови для исследования.
Для получения сыворотки крови производили центрифугирование всех образцов при 1500 об/мин в течение 15 мин. Затем сыворотку крови в объеме 100 мкл. наносили на предметное стекло и приготавливали микропрепараты высушенной биологической жидкости в соответствии с методами кристаллоскопии и сравнительной тезиграфии [2, 4, 11]. В качестве базисного вещества в тезиграфическом тесте использовали 0,9% раствор хлорида натрия.
Высушенные микропрепараты оценивали морфологически (путем описания особенностей структуризации высушенного образца биологической жидкости) и визуаметрически (с применением собственной системы параметров) [4, 11]. Основными визуаметрическими показателями, оцениваемыми в балльной шкале, служили кристаллизуемость (отражает количественную сторону кристаллизации – плотность кристаллических элементов в фации), индекс структурности (характеризует сложность структуропостроения), степень деструкции фации (представляет собой индикатор качественной стороны процесса – правильности образования структур) и выраженность краевой зоны микропрепарата. Для критериального описания тезиграмм использовали тезиграфический индекс (отражает инициаторных потенциал по отношению к базисному веществу), кристалличность (аналогична индексу структурности), степень деструкции фации и выраженность краевой зоны.
Статистическая обработка результатов произведена с помощью лицензионной программы Statistica 6.1 for Windows. Уровень статистической значимости различий определяли по t-критерию Стъюдента.
Результаты и обсуждение. Проведенная сравнительная оценка собственного кристаллообразования сыворотки крови крыс основной и контрольной групп позволила установить, что в целом характер структуризации биологической жидкости после продолжительного курса ингаляций синглетного кислорода не претерпевает существенных изменений. Общая кристаллоскопическая картина сохраняет регулярность, четко выделяются отдельные зоны фации. При этом центральная зона содержит лишь единичные кристаллические элементы с минимальными признаками разрушения, а в краевой зоне преимущественно присутствуют радиальные «разломы» текстуры, распределенные достаточно равномерно.
Рис. 1. Результаты критериальной оценки кристаллоскопических фаций сыворотки крови интактных (обозначение «норма») и получавших ингаляции синглетного кислорода (обозначение «СК») животных («*» - статистическая значимость различий с интактными животными p<0,05; Кр - кристаллизуемость, ИС – индекс структурности, СДФ – степень деструкции фации, Кз – выраженность краевой зоны).
Приведенные характеристики проявляются и в результатах критериального анализа кристаллоскопических фаций сыворотки крови крыс сформированных групп (рис. 1). По сравнению с интактными животными у крыс, получавших ингаляции синглетного кислорода обнаруживали лишь умеренное снижение индекса структурности в сочетании с относительным сужением краевой зоны микропрепарата и увеличением степени деструкции кристаллических элементов высушенных образцов (p<0,05 для всех указанных показателей). Следует отметить, что, несмотря на наличие значимого увеличения степени деструкции, она достигает лишь 1 балла, что дополнительно свидетельствует об отсутствии «патологической» трансформации кристаллогенеза биосреды при данном воздействии.
Рис. 2. Результаты критериальной оценки тезиграфических фаций сыворотки крови интактных (обозначение «норма») и получавших ингаляции синглетного кислорода (обозначение «СК») животных («*» - статистическая значимость различий с интактными животными p<0,05; ТИ - тезиграфический индекс, К – кристалличность, СДФ = степень деструкции фации, Кз – выраженность краевой зоны).
Преобразование инициаторного потенциала сыворотки крови крыс после курсового ингаляционного применения газового потока, содержащего синглетный кислород, также не носило значительного характера. В дегидратированных образцах биологической жидкости, как и в кристаллоскопических фациях, крыс основной группы сохранялась регулярность структуропостроения и распределения отдельных зон микропрепарата. В целом, следует отметить умеренное инициирующее действие биосреды животных, получавших ингаляционное воздействие, на кристаллизацию базисного вещества – изотонического раствора хлорида натрия. Оно было практически сопоставимым с установленным для интактных крыс, включенных в контрольную группу, что наглядно иллюстрирует значение тезиграфического индекса (рис. 2). При этом у животных основной группы как в центральной, так и в краевой зонах фации возможно присутствие двух типов превалирующих элементов, которые могут встречаться как самостоятельно, так и в сочетании. Так, в краевой зоне микропрепарата могут обнаруживаться как радиальные, так и параллельные поясам кристаллизации «разломы». В то же время центральная зона может быть представлена как друзоподобными структурами, так и классическими элементами типа «папоротник» и «хвощ». Эти особенности морфологии тезиграмм сыворотки крови крыс основной группы предопределяют усложнение ее структуропостроения, что и проявляется в увеличении значения параметра «кристалличность» (рис. 2; p<0,05 относительно интактныж животных).
Также, в отличие от результатов собственной кристаллизации биожидкости, в тезиграммах сыворотки крови степень деструкции элементов была выражена аналогично контрольному уровню.
С другой стороны, как и в кристаллограммах биожидкости, проведение курса ингаляций синглетного кислорода обеспечивало уменьшение относительного размера краевой зоны (p<0,05), что могло быть связано со стимуляцией данным биорадикалом процессов окислительной модификации белков.
Обсуждение результатов. Выявленное «мягкое» влияние длительного (30 дней) курса ингаляций синглетного кислорода на кристаллогенные и инициирующие свойства сыворотки крови крыс полностью соответствуют эффекту данного воздействия на основную «точку приложения» рассматриваемого биорадикала – процессы липопероксидации [12]. Это подтверждено нами в ранее проведенных исследованиях, касающихся особенностей реакции про- и антиоксидантных систем крови и тканей на ингаляции изучаемой активной формы кислорода [13].
Кроме того, дополнительной молекулярной «мишенью» для кислородных радикалов могут выступать белковые макромолекулы, способные к окислительной модификации [12] и одновременно играющие значительную роль в формировании кристаллоскопической и тезиграфической картины биологической жидкости [4, 5, 7, 14].
Заключение. Таким образом, даже продолжительный курс ингаляций синглетного кислорода (30 дней) не оказывает существенного негативного влияния на кристаллогенные свойства сыворотки крови крыс, что характеризует низкую биотоксичность изучаемого физико-химического агента.