Біологічні науки. 9. Біохімія і біофізика

 

Шаплавський М.В., Буждиган В.В., Максимяк П.П., Гавриляк М.С.,

Гумінецький С.Г., Григоришин П.М., Микитюк О.Ю.

 

Чернівецький державний медичний університет, Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича

 

ОПТИЧНИЙ АНАЛІЗ ТРОМБОУТВОРЕННЯ В КОНТЕКСТІ МЕХАНІЗМУ МІКРОЦИРКУЛЯЦІЇ КРОВІ

 

         Біофізичні механізми мікроциркуляції крові є одною із актуальних проблем біології і медицини. Свого часу ми висунули достатньо обґрунтовану концепцію, що наріжним фактором регуляції мікроциркуляції крові є уні-версальний механізм взаємовідштовхування компартментів крові, зокрема, в системі еритроцит – плазма – капіляр [1]. Наріжним аргументом такого переко-нання є давно виявлений феномен зникнення тертя за руху крові у капілярах in vivo (δ – ефект), експериментальні докази зміни і регульованості від’ємного заряду еритроцитів тощо [1]. Заперечити цей факт значить визнати наявність в’язкості у капілярах на площі контакту, що складає 1000 м2. Такий, вочевидь помилковий підхід до трактування експериментів, присвячених вивченню мік-роциркуляції з допомогою фізичних методів аналізу, зводить нанівець сучасні технічні рішення досліджень, переводячи їх результати в розряд описових [2].

         За теорією біоінертизації [1] в рухомих фазах біологічної системи тертя відсутнє, тобто, взаємодія між рухомими фазами, кінцевим результатом якої була б втрата енергії (тепловиділення) принципово виключається. Такий підхід дозволив виокремити конкретні проблеми досліджень мікроциркуляції [3], про-вести теоретичне обгрунтування рушійної сили еритроцитів [4], в межах фунда-ментальних положень термодинаміки здійснити математичний аналіз вектор-них характеристик сил взаємовідштовхування в контакті еритроцит – капіляр [5, 6], обґрунтувати динамічну архітектоніку зазначеного контакту, що відпо-відає ознакам дисипативної структури [7], зрештою, дати пояснення “парадок-сальних” явищ гемодинаміки і дійти висновку, що серцево-судинна система кровообігу та міжклітинного масо- і енергопереносу є єдиною дисипативною структурою, що функціонує за умов біоінертизації [8]. До речі, міжклітинний транспорт розгортається на площі, що сягає 40 000 м2.

Відомий цілий пласт робіт, що свідчать про регуляторну роль гемостазу в процесах мікроциркуляції. Останній детально розроблений на біохімічному рівні. Однак, сучасна каскадно – матрична теорія згортання крові загалом роз-глядає власне баланс цієї системи, що підтримує “нормальний агрегатний стан крові” [9]. Широко відомі реологічні властивості крові як її біофізична харак-теристика, що використовується для оцінки мікроциркуляції. При цьому в’яз-кість розглядається як показник, що може включати елементи гемостазу [10]. Разом з тим, розглядаючи порушення мікроциркуляції на основі даних геморе-ологічного чи гемостатичного змісту автори повсякчас відзначають складність проблеми мікроциркуляції, багато питань залишаються полемічними і не ви-рішеними [11]. Загалом, значні напрацювання в галузях біології і емпіричної медицини з проблеми мікроциркуляції крові і кровообігу потребують фунда-ментальних досліджень біофізичного змісту, що можуть розкрити молекулярну і біологічну логіку значної інформації, що складає цілісний механізм гемодина-міки.

Цілком очевидно, що в’язкість крові чи її компонентів, що визначається in vitro є досить умовним аргументом пояснення змін мікроциркуляції хоча б тому, що кров не є ньютонівською рідиною – це загальновідомо. Тобто, вона не підлягає формулі Ньютона вже тому, що сили взаємовідштовхування в системі крові (δ – ефект) або їх зменшення (агрегація) не є постійними, вони регульо-вані в межах флуктуацій термодинамічних показників стаціонарного стану, що в адаптивних чи патологічних реакціях проявляють себе в крайніх відхиленнях – кровотечі та тромбозу. З цього приводу академік А.М. Чернух писав: “Одержані дані настільки незвичайні, що спонукають знову замислитися над відповідністю процесів у модельних дослідах до явищ у живому організмі”. Вважаємо, що саме аналіз регулювання сил взаємовідштовхування і спряжених з ними дисипативних процесів, що відбувається в оточенні динамічної кластер-ної організації води, аналіз енергетичних механізмів, що забезпечують зазначе-ну динаміку і діють у відповідності до законів термодинаміки є нині наріжними питаннями теоретичної і прикладної біофізики. Без їх розшифрування  пояснен-ня набувають ортодоксального, або чисто емпіричного змісту.

З огляду на те, що динаміка реакцій тромбоутворення, яка реєструється за показником Ляпунова розсіяного когерентного поля [12, 13], свідчить про перехід плазми до стану термодинамічної рівноваги і несе інформацію, що сто-сується енергоресурсу системи згортання крові, можна вважати такий метод перспективним при вивченні енергетичних характеристик гемостазу.

З іншого боку, конкретні просторово-часові модуляції інтенсивності спекл-поля дають змогу прослідкувати термін максимальної амплітуди зміни кількості руху і дисперсності плазми (початок реакцій) і вихід процесу на тер-мін власне тромбоутворення. Треба зауважити, що тут досліджується нативна плазма без внесення факторів рутинних біохімічних аналізів, що наближує результати спостережень до біохімічного фону in vivo. До речі, при проведенні аналізів тромбоутворення у хворих на астму повсякчас спостерігався подовже-ний термін реакцій цього процесу у порівнянні з контролем, що на нашу думку є одним із проявів комплексу адаптивних змін гемостазу, що спрямовані на активацію мікроциркуляції.           

Література :

1. М.В. Шаплавський Бiоiнертизацiя як бiологiчна функція Чернiвці: Прут, 1996. – 184 с.

2. Ганилова Ю.А., Ульянов С.С. Изучение движения крови в микрососудах с использованием динамики биоспеклов // Биофизика. – 2006. – Т. 51, вып. 2. – С. 347-353.

3. Шаплавський М.В., Коломоєць М.Ю., Пішак В.П., Сторожук  С.М. Механізм мікроциркуляції як комплекс медико-біоло­гічних проблем //  Бук. мед. вiсник. – 2003. – Т. 7, N 2. – C. 3-7.

4. Шаплавський М.В. Гіпотеза рушійної сили ери­троцитів у процесі мік­ро­цир­куляції // Бук. мед. вiсник. – 1998. – Т. 2,  N 2. – C. 196-200.

5. Шаплавський М.В., Зав’янський Л.Ю., Коломоєць М.Ю., Пішак В.П., та ін. Електрорушійна сила судин крові // Бук. мед. вісник. – 2003. – Т. 7, N 3. – С.3-7.

6. Зав’янський Л.Ю., Шаплавський М.В., Тимочко К.Б., Мислицький В.Ф. Робо-та електростатичних сил ендотелія капілярів та еритроцитів // Клін. та експер. патол. – 2004. - Т. III, N 1. – С. 28-32.

7. Шаплавський М.В., Владковський І.К., Пішак В.П. та ін. Генерація гідратані-онів НСО3- – як базовий фізико-хі­мічний процес дисипа­тив­ної структури кон-такту ери­т­роцит – капіляр // Бук. мед. вiсник. – 2004. – Т. 8, N 3. – С. 181-185.

8. Шаплавський М.В., Пішак В.П., Коломоєць М.Ю. та ін. Парадокси гемодина-міки у світлі теорії біоінертизації // Бук. мед. вiсник. – 2007. – Т. 11, N 1. –  С. 148-150.

9. Долгов В.В., Свирин П.В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза. – М. – Твер: Триада, 2005. – 227 с.

10. Гуменюк Н.И., Ломтева Е.А. Реологические свойства крови у больных с хроническим легочным серцем // Український пульмонологічний журнал. – 2004. – № 4. – С. 60-61.

11. Кирилов М.М., Присяжнюк И.В., Шаповалова Т.П. и др. Влияние медика-менттозной терапии бронхиальной астмы на систему микроциркуляции и гемо-стаз. – 2002. – Саратовський военно-медицинский институт, Саратовский госу-дарственный медицинский университет. – Internet.

12. Шаплавський М.В., Григоришин П.М., Микитюк О.Ю., Зав’янський Л.Ю. Перспективи оптичних методів дослідження згортання крові / Наука і життя: українські тенденції, інтеграція у світову наукову думку. Матеріали Всеукра-їнської науково-практичної Інтернет-конференції, 20-25 квітня 2005 року. – С. 17-19.

13. Шаплавський М.В., Пішак В.П., Гавриляк М.С. та ін. Спосіб визначення часу згортання крові за показником Ляпунова розсіяного когерентного поля Деклараційний патент на корисну модель 14314; G01N33/86; G01N21/27(2006/ 01)/ – 15.05.2006. Бюл. № 5.