CC BY
82
Статья
ния при популяционной диагностике СБС с последующим созданием электронной версии экспертной системы.
Литература
1. Алексеева Ю.А. Клинико-функциональные и метаболические критерии формирования и прогнозирования уровня здоровья детей и подростков: Дис. ... д. мед. наук.- Иваново, 2003.- 289 с.
2. Вейн А.М. Вегетативные расстройства: Клиника, диагностика, лечение.- М., 2002.- 240 с.
3. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознания патологических процессов.- Л., 1978.- 296 с.
4. Жуков С.В. Социально-психологические детерминанты формирования и прогрессирования синдрома вегетативной дистонии у детей 12-14 лет: Автореф. дис. ... канд. мед. наук.-Смоленск - 2004 - 18 с.
5. Иванов Н.Я., Личко А.^Усовершенствованный метод патохарактерологического исследования подростков-
допризывников: Метод. рекомендации.- Л.- 1983.- 40 с.
6. Кушнир С.М. и др. Микросоциальные и психологические детерминанты формирования синдрома вегетативной дистонии в подростковом возрасте.- Тверь: Герс, 2004.- 96 с.
7. Собчик Л.Н. Диагностика межличностных отношений.-М., 1990.- 40с.
УДК 532; 612.46
КОНВЕКТИВНЫЕ ПОТОКИ В КАПЛЯХ ВОДЫ И В БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ («ЛИТОС-СИСТЕМЕ») НА ТВЕРДОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОДЛОЖКЕ
М.Г. ЗАЛЕСКИЙ*, А.В ГЕТЛИНГ**
Введение. Анализируя морфологические структуры в образующихся сухих остатках (пленках) - фациях, остающихся после высыхания капель мочи, в работе [9] выявлена закономерность распределения белков и солей, зависящая от наличия или отсутствия в организме процесса камнеобразования в почках; был предложен метод диагностики уролитиаза с помощью диагности-кума «ЛИТОС-система», рекомендованного к применению в практику приказом МЗ РФ от 21.01.1997 г. № 17. У здоровых людей белок локализуется на периферии фации высыхающей капли мочи, образуя краевую (белковую) зону, а кристаллы солей располагаются в центральной части, образуя центральную зону (рис.1а). У больных мочекаменной болезнью в литогенной моче краевая зона не формируется, и соли мочи покрывают всю поверхность фации. Камнеобразующие соли локализуются на ее периферии (рис 1б).
а б
Рис.1 Фации смеси мочи и диагностикума «ЛИТОС-система». х10: а) не литогенная моча; б) литогенная моча
При наблюдении под микроскопом высыхания капли мочи на горизонтальной поверхности в диагностикуме «ЛИТОС-система» [4, 5] описана структура циркуляции жидкости при ее высыхании, то же явление в сыворотке крови описывают в [8].
Материалы и методы. Ведут наблюдения за движением потоков жидкости внутри капли при температуре 20-23° С, влажности воздуха 65-77%, для чего брались капли смеси мочи и 10% раствор альбумина из диагностикума «ЛИТОС-система» в отношении 4:1, а также дистиллированной воды и альбумина в тех же соотношениях, объемом 20 мкл, образовывавшие на горизонтальной поверхности прозрачной подложки - обезжиренном предметном стекле - каплю диаметром 6-8 мм. В качестве маркера движения использовалась пыльца цветов. Использовали микроскоп «Биолам» с бинокулярной насадкой ОИ-12, окуляры х7, объектив х10.
* ООО Санаторий (курорт) «Краинка», Тульская область
Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ, Москва
Результаты. При микроскопии капель наблюдали движение потоков жидкости (рис.2): в плоскости 1 в поле зрения в центральной части капли появляются частицы пыльцы и радиально устремляются к периферии; в плоскости 2 в центральной части капли появляются и исчезают частицы пыльцы, на периферии капли по периметру - та же картина, но частота появления частиц реже; в плоскости 3 по дну капли с периферии к центру радиально движутся частицы пыльцы и, попадая в центральную область, исчезают из фокальной плоскости. Жидкость с купола капли радиально движется на периферию к ее основанию, не достигая границы жидкости и подложки, замедляет движение и совершает поворот на 180° по дну капли, где поток жидкости начинает центростремительное движение. Достигнув центральной зоны капли, поток жидкости идет вверх к куполу капли.
Рис.2. Схема циркуляции потоков жидкости в капле, помещенной на горизонтальную подложку при ее высыхании. 1, 2, 3 - распределение маркировочных частиц и направление их движения на разных уровнях в капле жидкости; 4 - циркуляционные потоки жидкости в капле
Между точкой поворота и краем капли формируется круговая полоса зоны застоя, которая характеризуется малой толщиной слоя жидкости по сравнению с центральной зоной, снижением интенсивности гидродинамических процессов, повышением скорости испарения летучих компонентов жидкости, проявлением капиллярного эффекта (рис. 3). Течение жидкости в капле имеет структуру тороидального вихря. На периферии капли образуется зона застоя. Частицы размером 1-2 мкм совершают полный оборот за 5 мин, средняя скорость их движения составляет примерно 12 см/час. Для контроля брали капли дистиллированной воды и вносили туда цветочную пыльцу и имели точно ту же картину тороидального потока жидкости. Описанные явления конвекции с характерной зоной застоя на периферии капли наблюдали и в каплях других биожидкостей: сыворотки крови, слезы, а также водных растворах солей. Циркуляционное течение в высыхающей капле характерно для всех водных растворов.
Рис.3. Образования зоны застоя на краю капли при ее высыхании 1. Пыльца - маркер движения. 2. Потоки жидкости.
В работах [10, 6-8], описывая «формы движения компонентов биожидкости в процессе ее дегидратации... в жидкой фазе, в момент фазового перехода и после перехода биожидкости в твердую фазу», отмечают, что: а) испарение жидкости происходит равномерно по всей поверхности капли и волна испаряющейся свободной воды движется от периферии к центру капли; в) под действием осмотических и онкотических сил происходит направленное перемещение отдельных молекул и молекулярных комплексов, растворенных в биожидкости в центробежном и центростремительном направлениях; г) «скорость, расстояние и вектор данных перемещений определяется главным образом осмотиче-
М.Г. Залеский, А.В Гетлинг
скими силами, а также размерами, формой, степенью гидратиро-ванности, характером внутримолекулярных и межмолекулярных связей не ковалентных связей и другими параметрами присущими соответствующим структурам сыворотки крови. Эти перемещения вызывают изменение физико-химических показателей вдоль радиуса капли. В результате происходит системное вращение всей массы капли в вертикальной плоскости в виде тора».
Предлагаем свою интерпретацию механизма гидродинамических процессов, происходящих в высыхающей капле воды, водных растворов солей и биологических жидкостей на горизонтальной поверхности твердой подложки при комнатной температуре. При испарении капли коллоидного раствора Д.7о1е [13] отмечает, что коллоидные частицы движутся в центробежном направлении, а масса растворителя - в центростремительном; при испарении капли дистиллированной воды поток жидкости имеет единое центростремительное движение. Помещая капли коллоидного раствора в закрытую от внешней среды ячейку, он не наблюдал в толще капли никаких, кроме броуновского движения, направленных потоков жидкости. При наблюдении за каплей коллоидной жидкости в обычных условиях отмечает, что на периферии капли коллоидные частицы движутся из верхних слоев капли, а в нижних движение коллоидных частиц отсутствует. Вероятную причину миграции коллоидных частиц он связывает с процессом испарения, а также считает необходимым учитывать силы поверхностного натяжения и адгезии.
Описывая снятый на кинопленку с интервалом между кадрами в 30 с процесс высыхания капли сульфита натрия на плоской горизонтальной поверхности, ни о каких заметных макроперемещениях жидкости внутри ее не сообщается [2]. Наблюдения [1] над крупными каплями с добавкой окрашенных частиц показали, что внутри нагреваемой капли крутятся интенсивные вихревые потоки. Однако эти исследования были связаны с изучением процесса испарения сферической капли летучей жидкости под действием высоких температур с целью построения модели испарения топлива в ракетных двигателях. На периферии капли процесс испарения жидкости идет более интенсивно, чем на вершине ее купола и обсуждает возможность медленного (с характерным временем порядка времени высыхания капли) центробежного растекания жидкости [11]. В высыхающей капле потеря жидкости, улетучивающейся при испарении в краевой зоне, пополняется центробежным потоком, направленным из центра в радиальном направлении к периферии капли[12]. В поверхностном слое жидкости на значительном расстоянии от края капли, возможно формирование застоя и встречного центростремительного потока малой мощности, но в поверхностном слое на куполе капли (рис. 4).
Рис. 4. По [11]
Он же продемонстрировал, что при выравнивании скорости испарения по всей поверхности капли в фации не происходит формирования краевой зоны и концентрических кольцевых структур из высохшего растворенного вещества. В [6-7] в испаряющейся капле биологической жидкости наблюдали активные центробежные и центростремительные перемещения отдельных молекул и молекулярных комплексов. Большинство авторов при наблюдении высыхания капель водных растворов солей и коллоидных жидкостей в условиях комнатной температуры описывают только образование отдельных потоков растворенных компонентов или растворителей и при этом циркуляционного движения в этих каплях не отмечают. Развития конвективного движения в капле можно ожидать в широком диапазоне условий. Возникновение конвективной циркуляции зависит от ряда физических факторов, каждый из которых способен вызывать конвективное движение сам по себе (подробное описание свойств конвективных течений имеется, например, в [3]). Перечислим эти факторы. Из-за охлаждения жидкости при испарении с поверхности капли верхние слои оказываются более холодными - может возникать обычная тепловая (термогравитационная) конвекция. Поскольку
капля не является плоскопараллельным слоем жидкости, охлаждение не будет однородным по поверхности. Температура будет меняться по горизонтали (с расстоянием от центра), а этого достаточно, чтобы конвективное течение возникло. Из-за поверхностного натяжения и его зависимости от температуры сама возникает конвекция (термокапиллярный эффект). По краям капля имеет меньшую толщину и остывает быстрее. Более холодная жидкость имеет более сильное поверхностное натяжение. Следовательно, периферийные части капли будут растягивать центральную часть, вызывая центробежное перетекание жидкости. Дефицит жидкости вблизи вершины капли будет восполняться восходящим течением в центре, а вблизи подложки течение будет центростремительным. Жидкость в восходящем потоке будет более теплой, чем у поверхности, что ведет к дальнейшему уменьшению поверхностного натяжения и усилению циркуляции. В-третьих, неравномерное испарение приведет к неоднородности концентрации растворенных в воде веществ, и явление конвекции усложнится процессами диффузии и термодиффузии (термоконцентрационный механизм).
Испарение жидкости с поверхности капли водных растворов солей и биологических жидкостей, относящихся также к истинным растворам, приводит к росту градиента концентрации в ее поверхностных слоях и особенно на периферии. По законам диффузии, растворенное вещество из области с повышенной концентрацией начинает двигаться к местам с меньшей концентрацией, вызывая в разных горизонтальных плоскостях перемещение растворенных веществ в центростремительном и центробежном направлениях, образуя конвекцию в виде тора. Задача количественного описания конвекции очень сложна. Для наших целей достаточно отметить ряд качественных структурных черт конвективного течения, основываясь на общих соображениях.
Вертикальный размер и радиус капли - сравнимые величины, поэтому для циркуляции в капле типично образование одной конвективной ячейки, заполняющей собою большую часть объема капли. Термокапиллярный механизм (роль которого в данном случае велика из-за малой толщины слоя жидкости), как уже было сказано, способствует возникновению такой циркуляции, при которой в центре ячейки имеется восходящий поток, а в верхней ее части - растекание. Такое же направление циркуляции характерно и для термогравитационной конвекции в обычных жидкостях - таких, у которых вязкость убывает с температурой. Более того, поскольку на периферии капли из-за малой толщины слоя жидкость охлаждается быстрее, температура должна спадать от центра к краям, и такое распределение также будет вызывать циркуляцию с восходящим потоком в центре. Именно такое направление циркуляции реально наблюдается, и вышеперечисленные соображения дают основания считать, что только оно и должно реализоваться во всех случаях. Предсказуемо и формирование застойной зоны в наружной части капли, где толщина слоя жидкости стремится к нулю. В этой области происходит быстрое выравнивание температур и быстрое вязкое торможение течения, поэтому конвекция там затруднена. В краевой зоне, где конвекция затруднена из-за малой толщины слоя жидкости, снижения скорости конвекции и повышения уровня испарения, действует гидродинамический процесс, предлагаемый Р.Диганом, когда жидкость при испарении капли поступает в центробежном направлении - образуя на периферии капли, т.н. зону застоя (рис. 4)
Расхождение с результатами других исследований может быть связано с различиями в размерах изучаемых капель. При достаточно малой толщине упомянутая застойная область может охватывать всю каплю, и конвективная циркуляция наблюдаться не будет. Новое научное направление - морфология биологических жидкостей организма человека и животных находит отражение в структуре фаций - твердой фазы биологических жидкостей и является интегрированным показателем процессов и патологических изменений в организме, что имеет важное диагностическое значение при выявлении ряда заболеваний. Биологические жидкости, как и смесь мочи и альбумина из диагностикума «ЛИТОС-системы», содержат значительное количество белков и при высыхании их наблюдается закономерная локализация белковых и минеральных компонентов в образующихся фациях, формирование которых имеет похожую гидродинамическую модель. Формирование фаций - морфологически различных структур связанных с разделением жидкой фазы на кристаллическую и коллоидную - начинается в отделах, расположенных на периферии капли, - краевой зоне. Т.к. диагностически значимые
Статья
различия в структуре фаций диагностикума «ЛИТОС-системы» и др. биожидкостей локализованы чаще в краевой зоне, надо определить гидродинамические явления, которые там происходят.
Выводы. В каплях воды и водных растворах, содержащих различные соли и белки, при высыхании происходят гидродинамические процессы, характеризующиеся образованием конвекционных потоков тороидальной формы. Циркуляционное течение типа тороидального вихря, возникающее в каплях воды и водных растворов, помещенных на горизонтальную подложку и испаряющихся при комнатной температуре, имеет конвективную природу и связано с термодинамическими явлениями, причем за его возникновение могут быть ответственны различные механизмы. В периферийной части капли образуется зона застоя. Возникновение конвективной циркуляции характерно для очень широкого класса ситуаций и наблюдается в каплях разнообразных биожидкостей, расположенных на горизонтальных поверхностях и высыхающих при комнатной температуре.
Литература
1. Волынский М.С. Необыкновенная жизнь обыкновенной капли.- М.: Знание .-1986.- 144 с.
2. ГегузинЯ.Е. Капля.- 2-ое изд., М.: Наука.- 1977.- С.152.
3. Гетлинг А.В. Конвекция Релея - Бенара. Структуры и динамика.- М.: Эдиториал УРСС, 1999.- 248с.
4. Залеский М.Г. // Сб. науч. тр. 2-й Всерос. научно-практ. конф. Морфология биологических жидкостей в диагностике и контроле эффективности лечения.- М., 2001.- С. 53-56.
5. Залеский М.Г. и др. //Клин. лаб. диагностика.- 2004.-№8.- С.20-24.
6. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. // 1-й съезд российских геронтологов и гериатров.- Самара.- 1999.- С. 502-506
7. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. // Вестник РАМН.-2000.- №3.- С. 45-49.
8. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей.- М., 2001.- С.303.
9. Шатохина С.Н. Диагностическое значение кристаллических структур биологических жидкостей в клинике внутренних болезней: Дис... докт. Мед. наук.- М., 1995.- 225 с.
10. Шатохина С.Н., Шабалин В.Н.// Клин. лаб. диагностика.- 1999.- №9.- С.38.
11 Deegan R.D.// Phys. Rev. E.- 2000.- Vol. 61.- Р. 475^85.
12. Deegan R.D. et al. // Phys. Rev. E.- 2000.- Vol. 62.-Р. 756-765.
13. Sole A. // Kolloid-Zeitschrift.- 1955.- Bd. 143.- S. 73-83.
14. Solé A. // Kolloid-Zeitschrift.- 1957.- Bd. 151.- S. 55-62.
CONVECTIVE FLOWS IN DROPS OF WATER AND BIOLOGICAL LIQUIDS (LITOS-SYSTEM) ON A HORIZONTAL SOLID SUPPORT
A.V. GETLING, M.G. ZALESKIY Summary
In drops of water solutions on a horizontal support a toroidal-vortex flow, when vaporizing at room temperature. Has convective nature and is due to thermodynamic phenomena.
Key words: toroidal-vortex flow
УДК 612.017
МОДУЛЯЦИЯ ДИПИРОКСИМОМ РЕАКЦИИ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАМЕДЛЕННОГО ТИПА ПРИ ОСТРОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ДИХЛОРЭТАНОМ
П. Ф. ЗАБРОДСКИЙ, В. Г. ЛИМ, Н. М. ТРОШКИН*
Введение. В настоящее время широкое применение находят ядовитые технические жидкости, в частности дихлорэтан (ДХЭ), который обладает токсичностью и способен вызывать как острые, так и хронические отравления. При этом последствия острых
* Военный институт радиационной, химической и биологической защиты МО РФ, 410037, Саратов, ул. 50 лет Октября, дом 5
отравлений ДХЭ (интоксикация парами яда, использование в качестве суррогата алкоголя) приводят к смертельным исходам в 32-96% случаев [1]. Основные иммунотоксические эффекты ДХЭ надо рассматривать как следствие ингибирования неспецифических эстераз иммуноцитов [2]. Но механизм развития нарушений системы иммунитета после интоксикации ДХЭ остаются невыясненными. Мало изучены вопросы фармакологической коррекции нарушений иммунного гомеостаза при острых отравлениях ДХЭ.
Цель исследования - изучение механизма действия дипи-роксима на клеточный иммунитет, оцениваемый по формированию реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) в различных моделях при острой интоксикации ДХЭ.
Материал и методы исследования. Эксперименты проводили на белых мышах линии СВА массой 18-24 г. ДХЭ вводили внутрижелудочно в растворе оливкового масла в дозе 0,75 ЛД50 (ЛД50 составляла 683±35 мг/кг). Дипироксим - внутримышечно в дозе 20 мг/кг через 30 мин, 2 и 24 ч после интоксикации ДХЭ в модели реакции ГЗТ без переноса клеток. В других моделях реакции ГЗТ дипироксим вводили животным донорам так же. При изучении влияния ДХЭ на формирование реакции ГЗТ использовали модели: реакция ГЗТ без переноса иммуноцитов, локальная адаптивная реакция ГЗТ [3-4], оценка реакции ГЗТ после переноса спленоцитов иммунизированных сингенных мышей, исследование эффекта переноса супрессорных клеток [57]. Реакцию ГЗТ оценивали по приросту массы стопы задней лапы мышей по сравнению с контрольной. Реакцию ГЗТ без переноса иммуноцитов исследовали после иммунизации внутривенным введением эритроцитов барана (ЭБ). Разрешающую дозу ЭБ (5108) вводили под апоневроз задней лапы через 4 сут. после иммунизации. Оценку реакции осуществляли через 24 ч. Локальную адаптивную реакцию ГЗТ изучали у мышей-реципиентов после введения им под апоневроз стопы смеси ЭБ (5.108) и спле-ноцитов (4108) от сингенных интактных мышей (отрицательный контроль), животных, иммунизированных 108 ЭБ (положительный контроль) и мышей, получивших внутривенно то же количество ЭБ одновременно с введением ДХЭ (опытная серия). Селезенку для получения клеток извлекали у животных доноров через 4 сут. после иммунизации. Суспензию спленоцитов готовили на среде 199. При исследовании формирования реакции ГЗТ после переноса спленоцитов мышам-реципиентам, иммунизированным ЭБ 108 сингенных доноров, мышей-реципиентов через 1 ч сенсибилизировали внутривенным введением 107 ЭБ. Через 4 сут. под апоневроз стопы реципиентов вводили разрешающую дозу ЭБ (5.108) с оценкой реакции через 24 ч. Спленоциты получали через 5 сут. после иммунизации доноров. В контрольной и опытной сериях донорам одновременно с иммунизацией вводили внутрь 0,1 мл на 10 г массы животного физиологического раствора и то же количество раствора ДХЭ. В опыте формирование ГЗТ отражало влияние острой интоксикации на вторичный иммунный ответ в системе адаптивного переноса иммунных спленоцитов. Исследование супрессии реакции ГЗТ у мышей проводили аналогично описанному опыту. Формирование спленоцитов-
супрессоров под влиянием ДХЭ проводили одновременно с введением ЭБ донорам. Супрессорную активность клеток селезенки оценивали по проценту супрессии реакции ГЗТ [8]. Активность а-нафтил-А8-ацетатэстеразы спленоцитов и подколенных лимфоузлов (источник клеток для формирования реакции ГЗТ) в реакции ГЗТ без переноса иммуноцитов и у мышей-доноров в других моделях реакции ГЗТ исследовали через сутки после введения ДХЭ, у мышей-реципиентов в реакциях ГЗТ, связанных с переносом клеток, - одновременно с оценкой данных реакций определяли гистохимическим методом [7]. Статобработку результатов вели с применением 1-критерия Стьюдента.
Результаты. Установлено (табл. 1), что под влиянием ДХЭ идет снижение формирования реакции ГЗТ в 2,3 раза (р<0,05). Применение дипироксима восстанавливает данную реакцию.
ДХЭ в реакции локальной адаптивной ГЗТ вызывает такие же сдвиги, как в «отрицательном» контроле и приводит к статистически значимому снижению реакции ГЗТ по сравнению с «положительным» контролем. Этот факт говорит о снижении способности спленоцитов доноров вызывать адаптивную реакцию ГЗТ. Это обусловлено супрессией функции этих клеток из-за уменьшения в них а-нафтил-А8-ацетатэстеразы. При этом дипироксим практически полностью восстанавливает реакцию ГЗТ и активность а-нафтил-А8-ацетатэстеразы спленоцитов (табл. 2). При переносе спленоцитов иммунизированных доноров-
