Характеристика
тезиокристаллоскопического портрета биологических жидкостей организма человека
в норме и при патологии
Н. Ф. Камакин, А. К.
Мартусевич*
Одним из свойств всех биологических жидкостей организма человека и
животных является кристаллизация, представляющая по сути своей сложный
физико-химический процесс, базирующийся на дегидратации биоматериала с образованием
различных по химическому составу и свойствам кристаллогидратов. Способность к
кристаллизации в том или ином виде обнаруживается у всех живых организмов,
начиная от вирусов и до высших животных и человека, и несет, по-видимому,
определенный информационный смысл, который может быть расшифрован и применен в
качестве индикатора изменений в самом организме. Хотя изучение свойств кристаллов продолжается сравнительно долгое время, за
которое созданы уже и НИИ кристаллографии, и журнал "Кристаллография", но
рассматривались при этом в большинстве своем лишь физико-химические аспекты
процесса, а биологическая сущность и значимость практически не изучалась.
Явление кристаллизации привлекло внимание ученых достаточно давно. Так, в
частности, Т. Е. Ловиц [7] еще в 1804 г., около 200
лет назад, описал 2 способа анализа: "метод микрокристаллических реакций" и
"метод выветренных солей". Последний и лег позднее в основу одного из подходов,
который имеет определенное диагностическое значение [5-10, 11-15]. Однако
первоначально его открытие взяли на вооружение лишь фармацевты и специалисты по
судебной медицине [4]. В настоящее время, начиная с 80х годов
прошлого столетия, специалистами различных научно-исследовательских центров
разрабатывается вопрос о возможности извлечения диагностически
значимой информации из получаемых группой способов кристаллизатов
биологических жидкостей [5, 11]. Несмотря на единство задачи, основным камнем
преткновения были и остаются взгляды на идентификацию образующихся
микроструктур, а также на способ проведения самой диагностической
кристаллоскопии [2, 5, 6, 8-14]. В результате работы в этом направлении
совокупность существующих представлений можно, на наш взгляд, объединить
понятием кристаллографических методов исследования. Выделяются 9 основных
подходов к данной диагностике (в частности, профильная дегидратация,
кристаллизация в закрытой ячейке, вакуумная кристаллоскопия, классическая и
сравнительная тезиграфия, классическая
кристаллоскопия, клиновидная дегидратация, субстратная конгрегация, индикация
по модельным композитам) [1, 5-6, 11-14]. Каждый из этих подходов имеет как положительные,
так и отрицательные стороны. Также они варьируются по области применения,
специфичности и чувствительности, требовательности к аппаратуре, реактивам и обученности работающего с микропрепаратами персонала [9,
12-13]. Лимитирующим критерием предлагаемых вариантов проведения кристаллографического
теста являются число и информативность параметров оценки, что также служит
предметом дискуссии [1, 5, 8-9, 12, 14-15].
В связи со всем вышеперечисленным представляется важным
привести к единому знаменателю процесс идентификации образцов-кристаллизатов,
терминологию и выделить основную, наиболее приемлемую методику исследования.
Материал и методы исследования. В качестве основного метода исследования был выбран
модифицированный нами тезиокристаллоскопический
анализ биологических субстратов [6]. Всего нами проанализировано более 500
микропрепаратов различных биожидкостей организма
человека (сыворотка крови, моча, слюна, пот, кал, слеза), взятых от здоровых
людей в состоянии покоя (>170) и от больных с дыхательной, сердечно-сосудистой,
нервной патологией и т.д.
На предварительно промытое и просушенное предметное
стекло наносят образцы биологического материала (плазмы крови, мочи, слюны,
пота, слезы и т. д.) в объеме 0,3 мл, который, как нами установлено ранее,
является оптимальным как в плане площади стекла, так и в отношении числа
кристаллических и аморфных структур, подлежащих анализу. При этом отличие
метода тезиокристаллоскопии состоит в том, что на
стекло наносят 3 образца, 1-й из которых содержит
только биоматериал, 2-й - смесь биожидкости и кристаллообразующего (базисного) вещества, 3-й - контроль кристаллообразующего соединения. В качестве базисного
вещества использовали 0,9% раствор NaCl. Сушка
полученного микропрепарата ведется модифицированным способом в токе теплого
воздуха [10]. При этом горизонтальное положение стекла
и соответствующее направление потока обеспечивает дегидратацию проб в
одинаковых условиях, не допуская их объединения. Затем ведут анализ
образовавшихся кристаллоскопических картин по традиционной
схеме [8-10] отдельно по кристаллографическому и тезиографическому
компоненту.
Статистическая обработка результатов велась в среде Microsoft Excel 2000 с
применением встроенных функций [3].
Особенности каждой из методик (классическая кристаллоскопия
- по кристаллоскопическому компоненту, но может
выполняться и отдельно; тезиография - по тезиографическому компоненту или как самостоятельный тест; тезиокристаллоскопия - комплексное использование выше перечисленных
подходов) приведены в табл. 1 (по [9], с
изменениями).
Сравнительная характеристика кристаллографических
методов
|
Свойство |
Классическая кристаллоскопия |
Тезиография |
Тезиокристал-лоскопия |
|
Требования к реактивам |
- |
Базисное вещество |
Базисное вещество |
|
Быстрота исполнения |
10 мин |
15 мин |
15 мин |
|
Требования к квалифицированности
кадров |
Высокие |
Низкие |
Высокие |
|
Информативность |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
|
Сложность исполнения |
Низкая |
Низкая |
Низкая |
|
Сложность интерпретации |
Высокая |
Низкая |
Высокая |
|
Требуемый дополнительный
материал |
Атлас кристаллограмм |
Сводные таблицы |
Таблицы + атлас |
|
Способность к индикации
состава биожидкости |
+ |
+ |
+ |
|
Количество основных
признаков |
Значительное |
2 |
Значительное |
|
Наличие дополнительных
признаков |
2 (взаимодействие и взаиморасположение) |
До 40 |
Большое количество |
|
Необходимость лабораторных
условий |
- |
- |
- |
|
Необходимость стерильности |
+ |
- |
+ |
|
Воспроизводимость |
+ |
+ |
+ |
|
Способность к взаимоподтверждению |
- |
- |
+ |
Объединенный метод тезиокристаллоскопии, хотя и более сложен, но позволяет
оценивать результат кристаллогенеза мультипараметрически, с привлечением значительного числа
критериев, как качественных, так и количественных, способен к взаимоподтверждению метаболической информации, полученной
по каждому из компонентов в отдельности.
Таблица 2
Кристаллоскопическая характеристика биожидкостей
организма человека (имеются только приводимые структуры)
|
Структуры |
Слюна |
Моча |
Слеза |
Пот |
|
1. Одиночные кристаллы |
Прямоугол-ки - 4, призмы - 2, пирамиды - 1 |
Прямоугол-ки - 1, призмы - 0-1, октаэдры - 2 |
Прямоугол-ки - 2-3, пирамиды - 3, Октаэдры - 1 |
Прямоуг-ки - 0-1, пирамиды - 3, октаэдры - 3-4, призмы - 1 |
|
2. Дендриты |
Линейчатые - 1, "кресты" - 0-1, "мох",
"лук", "комета" - 2-3, прямо-угольники-0-1 |
Линейчатые - 0-1, прямоугольники - 0-1,
"мох", "лук", "комета" - 2-3 |
Линейчатые - 0-1, прямоугольники - 0-1,
"хвощ" - 2, "розетки" - 2-3 |
Линейчатые - 2-3, "лук" - 2,
прямоугольники - 1 |
|
3. Аморфные образования |
Средние по размеру, среднее количество |
Крупные по размеру, мало |
Крупные по размеру, среднее количество |
Средние по размеру, среднее количество |
|
4. Взаимодействие кристаллов и аморфных
образований |
Налипание |
Оттеснение |
Налипание |
Налипание |
|
5. Особые структуры |
- |
- |
Ячеистость |
- |
Результаты.
При изучении микропрепаратов биожидкостей группы
практически здоровых людей устанавливали "паттерны" классического кристаллоскопического и тезиографического
компонентов, рассматриваемых далее как показатель нормы. Нами был получен
"каркас" кристаллоскопического "портрета" жидких сред
организма человека (табл. 2).
Каждая биожидкость
характеризуется особенностями кристаллогенеза, что
обусловлено различным химсоставом
(в отношении как кристаллоскопически выявляемых, так
и невизуализируемых соединений). На фоне
установленных нормальных паттернов биоматериала представляется интересным
выяснение практической значимости методики в плане исследования тезиокристаллоскопической картины биосубстратов
у лиц с разной патологией. Но в целях обобщения этой диагностики нами изучались
признаки, свойственные наиболее типичным патологическим процессам, протекающим
по механизму воспаления и аллергии.
Таблица 3
Результаты тезиокристаллоскопического
анализа мочи и сыворотки крови при воспалительном и аллергическом процессах
|
Параметр |
Воспалительный процесс |
Аллергический процесс |
||
|
Моча |
Сыворотка крови |
Моча |
Сыворотка крови |
|
|
Кристаллы |
Прямоугольники - 2, октаэдры - 1 |
Прямоугольники - 1, октаэдры - 1 |
Прямоугольники - 3, октаэдры - 0 |
Прямоугольники - 2, октаэдры - 1 |
|
Дендриты |
Прямоугольники - 2 |
Прямоугольники - 0 |
Прямоугольники - 2 |
Прямоугольники - 0 |
|
Аморфные |
Мелкие |
Мелкие |
Средние |
Мелкие |
|
Взаимодействие |
Оттеснение |
Налипание |
Налипание |
Оттеснение |
|
Основной тезиграфический
коэффициент Q |
0,6521¦0,0715* |
0,4198¦0,0329** |
0,7125¦0,0891* |
0,6341¦0,0764** |
Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01
Из табл. 3 видно, что возможна дифференциация этих процессов с применением
классической кристаллоскопии, значит, в картине имеются структуры, указывающие
на протекание конкретных изменений на цитологическом уровне (в норме для мочи
характерно наличие 0-1 одиночных прямоугольников, 2-3 октаэдров, и не должно
быть дендритных прямоугольников). Они позволяют установить происходящие
метаболические сдвиги, когда еще не наблюдается четкой клинической картины
данного заболевания. В отношении химсостава
кристаллов и дендритов отметим, что при воспалительном процессе выявлена
повышенная концентрация холестерина и его производных, но в то же время
содержание кальция и неорганического фосфата снижено. При аллергических
заболеваниях наблюдаются сходные тенденции, но отмечаемые сдвиги являются более
глубокими.
При исследовании методом
классического кристаллоскопического анализа сыворотки
крови также установлены значительные вариации по сравнению с нормальными паттернами.
При воспалении детерминируется сниженное количество октаэдров, ионов кальция и фосфат-ионов в плазме крови у таких больных. В случае
аллергической патологии еще отмечается статистически значимое (p<0,05) превышение
концентрации пластинчатых прямоугольников (холестерин и его производные, в
частности, эфиры) относительно нормальных показателей.
Важным в дифференциально-диагностическом плане является тип взаимодействия
крупных кристаллических структур и аморфных образований. Отсутствие дендритных
прямоугольников при большинстве заболеваний соответствует данным картин
здоровых людей и не является критерием патологического процесса.
Из табл. 3 следует, что между
рассматриваемыми патологическими процессами в тезиографическом
ракурсе существуют различия, причем они являются статически значимыми. В отношении
исследования мочи уровень достоверности по основному тезиографическому
коэффициенту Q составляет p<0,05, а в случае сыворотки крови он равняется p<0,01. Это говорит о возможности применения данной
методики в качестве первичного теста при диагностике изучаемой патологии. При
этом предпочтительнее в качестве объекта исследования нам представляется моча из-за ее неинвазивности.
Комплексный анализ должен включать изучение
специфичных структур, чувствительных к конкретной патологии.
В качестве примера применения тезиокристаллоскопического
анализа в отношении определенного заболевания нами, в частности, получены
данные о морфологии слюны при наличии у пациентов (90 человек) язвенной болезни
желудка и 12-перстной кишки (табл. 4).
На табл. 4 кристаллоскопические
картины слюны варьируются при язвенном поражении желудка и 12-перстной кишки по
отдельным компонентам как в отношении одиночно-кристаллической и дендритной
картины, так и в плане аморфных образований. Индикаторной структурой среди
одиночных кристаллов, видимо, является пирамида, представляющая собой ортофосфат кальция. Это может указывать на различную
экскрецию саливарным путем фосфат-ионов,
поступающих из крови и участвующих в формировании фосфатного буфера в
зависимости от локализации гастроинтестинальной язвы. Кальций же может
оказывать стабилизирующий эффект на анионы слюны, в
т.ч. и на фосфат-ионы.
Дендритная картина дифференцирована при язвенной болезни
желудка (ЯБЖ) и 12-перстной кишки (ЯБДПК) за счет более редких компонентов. К
ним можно отнести кристаллические образования типа "хвощ" и линейчатые
дендриты, в основном имеющие угол расхождения 1800. Для ЯБЖ
характерно появление в центральной или маргинальной зоне фации некоторого количества
"хвощей", а изучаемая область тезиограммы слюны
больного ЯБДПК отличается наличием в ней линейчатых дендритов.
Аморфная картина язвенного поражения
гастроинтестинальной зоны меняется лишь в отношении размеров ряда элементов.
Тип взаимодействия при ЯБЖ и ЯБДПК относится к признакам, годным для
дифференциальной диагностики.
Отметим, что в отношении
основного тезиографического коэффициента Q регистрируются
достоверные различия его значений как в тезиограммах
мочи, так и слюны. Из табл. 4 очевидны
паттерны, которые могут выступать как первичные диагностические критерии при подозрении
на язвенное поражение гастроинтестинальной зоны. При этом более предпочтителен
выбор для проведения данного теста слюны как биоматериала, что вызвано неинвазивностью и возможностью быстрого взятия субстрата,
что ускоряет получение результата, важного для первичного диагноза.
Следующим этапом исследования явилось
изучение концентрических зон кристаллизации, формирующихся в процессе
клиновидной дегидратации образца биожидкости. Т.к.
способность к передвижению по тезиографической и
кристаллографической фации соединений напрямую зависит от молекулярной массы
последних, распределение их по картине идет с образованием зон, обладающих
различной аберрацией и светопреломлением, регистрирующихся впоследствии
визуально в виде поясов. Возможное нарушение нормальных пропорций органических
и минеральных составляющих биожидкости способно
привести к изменению соотношения диаметров поясов кристаллизации внутри одного
образца, что представляется интересным для изучения, и это может оказаться полезным,
эффективным и простым методом оценки кристаллографических и тезиграфических
фаций.
В табл. 4 приведены начальные данные этой серии
исследований, касающиеся результатов поясной кристаллоскопии у больных ЯБЖ и
ЯБДПК с учетом использования коэффициента Р
(коэффициента поясности), рассчитываемого нами как отношение максимального и
минимального диаметра поясов кристаллизации тезиографической
картины.
Тезиокристаллоскопическая характеристика фаций слюны при
язвенном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки
|
Пато-логия |
Одиночные кристаллы |
Дендриты |
Аморфные образования |
Тип взаимо-действия |
Коэффициент Q |
Коэффициент P |
|
ЯБЖ |
Прямоуг. -2, пирамиды -1 |
Прямоуг. -2, хвощи - 1, |
Мелкие, среднее кол-во |
Налипание |
0,389¦0,021** |
2,50¦0,26* |
|
ЯБДПК |
Прямоуг-2, пирамиды-2, октаэдры-1 |
Прямоуг.-2, линейчат-2 |
Мелкие-средние, среднее кол-во |
Оттеснение |
2,624¦0,769** |
2,91¦0,35* |
Как видно из табл. 4, коэффициент поясности (Р) слюны и мочи при язвенном
поражении достоверно различается при изучаемых заболеваниях (p<0,05). Это дает возможность его использования в
качестве одного из критериев оценки при применении кристаллографических методов
исследования и указывает на необходимость работы в данном направлении.
Выводы. Тезиокристаллоскопический анализ биожидкостей
позволяет осуществлять мультипараметрическую оценку
содержащейся в них метаболической информации, что может быть полезно при
индикации физиологических и патологических состояний человека. Каждая биожидкость обладает своими особенностями кристаллогенеза, что связано с дифференцированностью
их химического состава и выполняемых функций. При изучении кристаллоскопического
компонента рекомендуют использовать единую идентификационную таблицу, а тезиографического - основные (коэффициенты Q и Р) и дополнительные (равномерность
распределения картины, ячеистость и т. д.) критерии оценки. При тезиокристаллоскопическом анализе установление
патологических состояний предлагаем рассматривать по алгоритму: "патологический
процесс - группа заболеваний - конкретная патология". Продолжение исследований будет
служить развитию представлений о суб- и молекулярных механизмах развития физиологических и
патологических реакций организма человека.
Литература
1. Антропова И. П., Габинский
Я. Л. // Клин. лаб. диагн-ка.- 1997.- N 8.- С. 36-38.
2. Барер Г. М. и
др. // Бюл. эксперим.
биол. и медицины.- 1998.- Т. 126, N12.- С. 693-696.
3. Генкин А. А.
Новая информационная технология анализа медицинских данных.- СПб.: Политехника,
1999.- 191с.
4. Ильясов Я. З. // Суд.-мед. экспертиза.- 1966.- N 4.- С. 43.
5. Каликштейн Д.
Б. и др. // Клин мед.- 1990.- N 4.- С. 28-31.
6. Камакин Н. Ф.
// Клин. лаб. диагн-ка.- 2002.- N 10.- С. 3.
7. Ловиц Т. Е.
// Технол. журнал.- 1804.- Т. 1, N3.- С. 27.
8. Мартусевич А.
К. // Вятский мед. вест.-
2002.- N 3.- С. 66-71.
9. Мартусевич
А. К. и др. // Чел. и
вселенная.- 2003.- N2.- С. 157.
10. Мартусевич А.
К. и др. Условия кристаллизации как один из факторов, влияющих на результат
тезиокристаллоскопического теста // Сб. работ 68 науч. сессии КГМУ и отдел. медико-биол. наук Центрально-Черноземного
НЦ РАМН.- Курск: КГМУ, 2002.- Ч. I.- С. 43.
11. Савина Л. В. // Клин.
лаб. диагн-ка.- 1999.- N11.-
С. 48.
12. Шатохина С.
Н., Шабалин В. Н. Морфология биологических жидкостей организма человека.-
М.: Наука, 2001.- 361с.
13. Шатохина С.
Н., Шабалин В. Н. // Клин. лаб.
диагн-ка.- 1999.- N 9.- С. 38.
14. Daems W. F. Thesigrafie.- Chem. courant.- 1964, 1970, 1977.
15. Shabalin V. N. et al. // Phys. Chem.Biol.Med.- 1995.- N1.- P. 49.
Crystalloscopic
Pattern of Biological Fluids of a Human Organism under Normal and Pathological
Condition
N. F.
Kamakin, A. K. Martusevich
Summary
Free and induced
crystallization of different biological fluids of healthy people and patients
were investigated. "Patterns" for some physio-