Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Поверхностно-активные свойства легочных сурфактантов при разных методах выделения и экспериментальных воздействиях

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Поверхностно-активные свойства легочных сурфактантов при разных методах выделения и экспериментальных воздействиях"

р г б оа

ДКАДШИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ

На правах рукописи

ФОМИЧ Людмила Гавриловна

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА ЛЕГОЧНЫХ СУРФАКТАНТОВ ПРИ РАЗНЫХ

МЕТОДАХ ВЫДЕЛЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

03.00.13.—физиология человека и животных

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Алма-Ата—1993 г

Работа выполнена в Карагандинском государственном медицинской институте Министерства здравоохранения Республики Казахстан

Научный руководитель: доктор медицинских наук,

профессор И.А.Серебровская Научный консультант : кандидат биологических наук,

доцент 3.В.Боль

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор /1.3 Лель доктор биологических наук, , профессор. 0.В.Есырев

Ведуцее учреждение - Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной хирургии им.'А.Н.Сызганова ИЗ РК

Защита диссертации состоится __"____________ 1993 г.

в "____" часов на заседании специализированного совета

К 008.21.01 при Институте физиологии АН Республики Казахстан Адрес института: 480032. г.Алма-Ата

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии ОН РК

Академгородок, Институт физиологии

Автореферат разослан

28 " января 199J г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

1.К.Базаралдина

- 3 -

ОБЦЙЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Неизменно сохраняющийся интерес клиницистов к физиологии и патологии сурфактантной системы легких (ССЛ) побуждает к продолжению экспериментальных исследований в этой области, прежде всего - фундаментальных. В них немалая доля должна принадлежать физическому и биофизическому профили. Достаточно четкие представления о функциональной активности ССЛ в эксперименте можно получить с помоцьп комплекса методов, лижь небольшая часть которых применима в прижизненных исследованиях на человеке. Даже иироко используемое в клинике исследование бронхо-альвеолярных смывов допустимо не в либых условиях и не у каждого больного. Поэтому весьма актуальной остается задача разработки новых безопасных и информативных методов изучения ССЛ человека.

В последние годы появились публикации об исследовании ССЛ путем неинвазивного получения такого препарата легочного сурфактанта (ЛС)» как конденсат паров выдыхаемого воздуха (Г.И.Сидоренко с соавт., 1980; В.В.Пылииев, 1985; И.В.Богадельников с соавт., 1987; 1991; Н.Н.Бриикулов, Г.В.Белов, 1988; 1989; 1991; В.И.Крючкова. Г.И.Белова, 1989; А.Х.Мустафин, Л.Д.Петрова, 1990; Р.Г.Процюк, 1990; Б.С.Хыниктуев с соавт., 1990; В.М.Сидельников с соавт., 1991). Скептическое отножение к информативности этого метода оправдано часто определяемой слижком низкой поверхностной активностью (ПА) конденсата. Естественно возникает сомнение в том, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) экспирата могут адекватно отражать поверхностно-активные свойства (ПДС) сурфактантов респираторных отделов легкого. Таким образом, возможность корректного использования этой весьма привлекательной неинвазивной методики нуждается в прочном обосновании и четком выяснении условий ее применения.

Больжое внимание исследователей привлечено в настоящее время к изучении ССЛ при различных экзогенных и эндогенных нарушениях. Из них, например, далека от ясности направленность влияния на ПАС легочных сурфактантов крови и ее основных компонентов, с которыми вполне вероятен контакт альвеолярного сурфактанта.

В современной экологической обстановке особую остроту приобре тает вопрос о воздействии на сурфактант различного рода электромагнитных излучений неионизиррщей и ионизирующей природы, к действию которых на организм широко привлечено вникание биологов и медиков

(И.Г.Акоев, 1986; Ю.И.Москалев, 1ЭЭ1; СМапе е1 а1.. 1989; 8.М.ТепдгоЫ1, 1989). В литературе практически отсутствуют сведения о влиянии неионизирувщих видав электромагнитных излучений на состояние ССЛ и самого ПАВ легкого (ПАВл). К числу малоизученных относится тате чувствительность ССЛ и непосредственно сурфактанта к действии ионизирующих излучений.

Разработанный к настоящему времени комплекс методов исследования ЛС позволил приобрести достаточно полную и разностороннюю информацию о ССЛ. Однако получение сведений о еще не раскрытой молекулярной организации компонентов сурфактантной системы и выяснение молекулярных механизмов ее функционирования возможны только на основе использования принципиально новых методов исследования мембранных структур. К ним несомненно можно отнести метод флуоресцентных зондов (И.О. Владимиров, Г.Е.Добрецов, 1980; Л. (1. Булычев с соавт., 1988; А.Шо еЬ а1., 1976; ] .ЯЛако^сг, 1986). Их использование перспективно для получения количественной характеристики сурфактанта в разных субстратах, а также для реаения вопроса Фундаментального плана о его структурных изменениях в норме и при патологии.

Цель и задачи работы. Целью исследования било изучение поверхностно-активных свойств легочных сурфактантов при различных методах выделения для их обоснованного клинического использования, а также изучение воздействий на ССЛ некоторых физиологических и физических факторов.

В конкретные задачи работы входило:

1. Прочное обоснование информативности неинвазивной методики получения легочного сурфактанта путем конденсации паров выдыхаемого воздуха. Исследование ПАС адсорбционных пленок, образуемых в конденсате паров выдыхаемого воздуха (КПВВ), для выяснения условий, при которых в конденсат поступает четко выявляемое количество легочного сурфактанта, адекватно отражающее его поверхностную активность.

2. Доказательство возможности использования другого безопасного приема для ориентировочного суждения о функциональном состоянии С С/1 - получение бронхо-легочного смыва-мокроты.

3. Сравнение различных методов выделения ЛС для получения информации о степени извлечения их из ткани легких этими методами.

4. Сопоставление влияния основных ингредиентов крови на ПАС

легочных сурфактаитов. содержащихся в КПВВ и других легочных субстратах.

5. Исследование поверхностной активности легочных сурфактантов конденсата после прямого воздействия на него некоторых видов электромагнитных излучений.

6. Испытание возможности использования флуоресцентных зондов для выявления количественных и качественных изменений легочных ПАВ в содержащих их субстратах.

Научная новизна. Выяснены условия получения КПВВ с достаточно высокой концентрацией легочного сурфактанта, адекватно отраяавдей ПАС легочной ткани, и пригодного для надежного сравнительного исследования ССЛ у человека.

На примере сравнения групп практически здоровых лиц н больных антракосиликозон I стадии показана возможность использования упроченного способа получения бронхо-легочного смыва-мокротн для выявления ранних нарушений ПАС легких при массовых обследованиях.

Впервые выявлены закономерные различия в действии некоторых из основных ингредиентов крови на НА разных препаратов легочных сурфактантов - КПВВ и выжимаемых из ткани легкого пузырьков по РаШе сравнительно с экстрактом и смывом. Высказано предполоаение о том, что причиной этих особенностей названных легочных субстратов является структурные различия содержацнхся в них сурфактантов.

Впервые представлены результаты воздействия жирокого спектра электромагнитных излучений на ПАС легочных сурфактантов конденсата выдыхаемых паров.

Впервые показана применимость чувствительных флуоресцентных зондов для исследования легочных сурфактантов.

Практическая значимость. Для практической пульмонологии важно выяснение условий получения информативных проб конденсата выдыхаемых паров для прижизненного изучения ССЛ человека. Ваано также доказательство применимости с той же цельп смыва-мокроты. Оба приема, не являясь всегда, как и другие способы получения проб сурфактанта, вполне надежными методами индивидуальной диагностики состояния ССЛ, могут успемно служить для группоных исследований при разных формах патологии легких.

Доказательство возможности выявления с поасвьн флуоресцентных зондов количественных и качественных изменений ЛС открывает перспективы использования этого метода Для более глубоких экспври-

- б -

ментальных исследований структуры и механизмов функционирования ССЛ.

Осно в н не положения, выносимые на защиту:

1. Конденсат паров выдыхаемого воздуха, получаемый при дыхании глубиной не менее 1000 и 1500 мл соответственно у лиц женского и мужского пола, содержит легочный сурфактант в концентрации, достаточной для надежного использования этого безопасного метода в клинической практике.

2. На примере выявленного при антракосиликозе I стадии значимого снижения ПАС смыва-мокроты доказана применимость этого безопасного и простого метода получения информативных проб легочных ПАВ для клинического использования.

'3. Прямое воздействие лучей лазера на сурфактант альвеолярной выстилки значимо снижает его ПО. Вероятным является аналогичное влияние на ПАВл и других видов электромагнитных излучений.

4. Поверхностная активность конденсата выдыхаемых паров, а также легочных экстракта, смыва и оболочки воздувных пузырьков (по РаШе), повивается при их контакте с лнпидами сыворотки крови, холестерином и гемоглобином. В отличие от экстракта и смыва, поверх-, ностнув активность которых основные белки плазмы снижают, ПА конденсата и пузырьков по Pattle при контакте с ними возрастает. Вероятно, что эти различия связаны с особенностями структуры легочных сурфактантов, содержащихся в этих разных средах.

5. Метод флуоресцентных зондов выявляет количественные и качественные изменения легочных сурфактантов. Метод открывает перспективы для более глубоких исследований структуры и механизмов функционирования ССЛ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях молодых ученых Карагандинского медицинского института (Караганда, 1984, 1987), на научно-практических конференциях "Сурфактантная и антисурфактантная система легких" (Харьков, 1989, 1990; Ялта, 1991), на 4-ом Всесовзном сгезде

«V-

патофизиологов (Киминев. 1989), на Республиканской научной конференции патофизиологов (Алма-ата, 1990). на научной конференции (Караганда, 1990), на международном Учредительном конгрессе патофизиологов (Москва, 1991), на II съезде физиологов Республики Казахстан (Караганда, 1992).

Диссертация в целом апробирована на совместном заседании ка-

федр медико-биологического профиля, проблемной комиссии медико-биологических дисциплин и лабораторий биохимии и экспериментального моделирования НИЦ КГМИ.

Внедрение. По материалам диссертации получено удостоверение на рационализаторское предложение за N Ш/87 от 8.10.87, выданное БРИЗом Карагандинского государственного медицинского инститдта, издан информационный листок Карагандинского ЦНТИ, опубликовано 14 научных работ. Результаты исследования использованы в комплексном изучении функций легких больных на ранней стадии профессиональной легочной патологии совместно с Институтом физиологии и гигиены труда ДН Республики Казахстан.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 134 страницах мапииописного текста, содержит 17 таблиц и 12 рисунков.

Работа состоит из введения, обзора литературы, главы "Материал и методы исследования", 4-х глав собственных исследований, раздела "Обсуждение полученных результатов и заклвчение", выводов, указателя литературы. Библиографический указатель включает 222 литературных источника, из них 118 работ отечественных авторов и .104 - зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал, объем и методы исследования

Исследование выполнено на 292 людях, в числе которых 241 человек - практически здоровые студенты медицинского института, 51 -рабочие уггпьных вахт г.Караганды, обследованные в клинике Института физиологии и гигиены труда АН РК совместно с с.н.с. Д.И.Баймано-вой и Т.А.Снайдер, В эксперименте использовано 156 беспородных белых крыс обоего пола, из них 75 служили биологическим контролем.

Получение конденсата паров выдыхаемого воздуха. Для получения конденсата выдыхаемый воздух пропускали через стекляннуп трубку-ловуяку, помеченную в охлаж-давиее устройство. Сбор конденсата проводили в утренние часы после 5-кратного полоскания полости рта теплой водой в положении исследуемого сидя. При этом испытуемый дыжал равномерно, делая вдох через нос. выдох ртом в трубку. При охлаждении сборника выдыхаемой влаги

льдом 5 мл необходимого для исследования конденсата получали при спокойном дыхании за 50-60 мин, при углубленном - за 15-20 мин. Использование жидкого азота в качестве охлаждаищего агента позволяло накапливать такой «е объем конденсата значительно быстрее: при спокойном дыхании - за 30-35 мин, при углубленном - за 10-15 мин. Повывенные концентрации легочных ПАВ в конденсате получали сгущением последнего при испарении влаги с его поверхности, для чего целлофановый пакет с конденсатом помещали в струп теплого воздуха (до 40*С) от калорифера с вентилятором.

Неинвазивный способ получения б р о н х о-легочного смыва-мокроты. После местной анестезии гортани 2-3 мл 1'А раствора дикаина для снятия рвотного рефлекса эндобронхиально медленно вводили 20 мл теплого физиологического раствора. Активное откавливание содержимого бронхов в чашку Петри давало достаточное для исследования методом нанесения монослоев количество субстрата.

Методы исследования ССЛ человека и животных. Для характеристики состояния ССЛ измеряли статическое, максимальное и минимальное поверхностное натяжение (ПНстат, ПНмакс, ПНмин) бронхо-альвеолярных смывов С100 мл физиологического раствора) и экстрактов легких (1 г ткани : 100 мл физиологического раствора) взрослых животных, бронхо-легочных смывов-мокроты и конденсата выдыхаемого воздуха человека на поверхностных весах Виль-гельми; коэффициент стабильности (КС) пузырьков воздуха, выжимаемых из кусочка легочной ткани в капли физиологического раствора по методу РаШе.

Зависимость величины ПИ исследуемых жидкостей от изменения площади их поверхности изображали графически в виде петли гистерезиса. Рассчитывали индекс стабильности (ИС) но формуле: ИС = 2 (ПНмакс - ПНаин) / ПНмакс + ПНмин

Способы воздействия электромаг -нитных излучений на легочные сур -факта н ты. С учетом достаточно высокой проникающей способности электромагнитных излучений и возможностью их воздействия не только на поверхностные, но и на более глубоко лежащие слои объекта, 10 мл КПВВ помещали в открытую чавку Петри и подвергали одно-

А

кратному облучение полем СВЧ с плотностью излучения 40 мВт/см , низкоинтенсивным излучением гелий-неонового лазера плотностью 4

кВт/см , интегральным ультрафиолетовым излучением на расстоянии 50 гм, рентгеновскими лучами с мощность») экспозиционной дозы 1,29 мР/с гамма-лучаии с уровнем поглощенной дозы 10 Гр.

Иолскулярно - спектроскопические методы исследования легочных сурфактантов. Исследованы электронные спектры поглощения и излучения флуоресцентного зонда в субстратах, содержащих легочный сурфактант. Спектры поглощения исследуемых вецеств регистрировали в длинноволновой ультрафиолетовой (200-400 нм) и видимой (400-700 ны) областях спектра на спектрофотометре СФ-26 (ЛОМО) и представляли графически по считываемым с прибора величинам оптической плотности т задаваемых длинах волн.

Спектры излучения, представлявшие зависимость интенсивности испускания от длины волны возбуядаючего света, регистрировали в видимой области на флуоресцентной установке.

В качестве флуоресцентного зонда использовали краситель родамин 68, концентрация которог^) в исследуемых препаратах оставалась постоянной и равной 10 - 10 И.

Основные компоненты сурфактанта в легочных смывах, экстрактах и КПВВ определяли с помощью общепринятых методов: общие липида и фосфолипидн - по Фолчу, общий белок - по Лоури.

Цифровые данные биологических экспериментов обработаны общепринятыми в биологии и медицине методами вариационной статистики на персональном компьютере типа 1В11 ЙТ. Различия в контроле и опыте считали достоверными при Р 4 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные исследования указывают на возможность использования в клинике конденсата выдыхаемых паров в качестве биологического материала, позволявцего судить о состоянии сурфактгштной системы легких в норме и при патологии.

Для обоснования правоверности применения КПВВ в качестве материала. характеризующего состояние ССЛ, уточнены приемы получения достаточно информативных его проб. Установлены обычно Ни обозначаете п литературе условия, при которых в конденсат поступает четко вийвменое количество легочного сурфактанта, которое адекватно отражает его ПА.

Сравнение результатов исследования КПВВ в разных условиях легочной вентиляции убедительно свидетельствует о том, что у практически здоровых людей в конденсате при спокойном (обычном) дыхании (объем выдыхаемого воздуха до 450 мл) содержатся ничтожные количества ПАВл, очень слабо снижавшие все показатели его ПН (табл.!). Это касается получения КПВВ при обоих способах охлаждения выдыхаемого воздуха - льдом или жидким азотом. Поверхностная актив-

Таблица 1

Показатели поверхностной активности КПВВ при спокойном и углубленном дыхании

Глубина дыхания ПН. нН/ы ИС

стат. макс. мин.

Спокойное í п=15) Яглубленное(п=15) Р Спокойное (п-6) Углубленное t п=6) Р Охлаждение льдом 70,4+0.11 ?0,?+0.92 61.lil.80 0,15±0,02 64,4+1.97 65.3+2.03 49.li3.36 0,32±0.05 < 0,01 < 0.01 < 0.05 < 0,01 Охлаждение жидким азотом 70.4+0,57 ?1,3¿1,04 46.2i4.12 0,44¿0,0? 67.9t2.45 68.8il,69 34,9±2.34 0,66i0,04 < 0,05 < 0.05

нисть конденсата, собранного при несколько углубленной дыхании (до IODO и 1500 ил соответственно для лиц женского и мужского пола), существенно выже.

Изотермы ПН при сжатии и растяжении поверхностных пленок образовывали характерные для растворов ПАВ петли гистерезиса. Последние при углубленном дыхании имели значительно большую плоцадь и низкий минимум ПН. Можно полагать, что более активная вентиляция конечных отделов дыхательных путей ведет не только к увеличении влагопотери, но и к захвату большего количества ПАВ с поверхности альвеол. Следовательно. главным условием получении информативных проб конденсата. отражающих ПАС легочной ткани, является стабильно повывенная глубина дыхания испытуемых.

При исследовании конденсатов выдыхаемых паров у лиц разного пола при углубленном дыхании существенного различия их поверхностно-активных свойств не было обнаружено.

На достаточно представительной выборке из 150 человек проведено исследование поверхностной активности сурфактантов легкого в конденсате выдыхаеиых паров в различные сезоны года. Кроме небольвого возрастания величины ПНмакс в осенне-зимнее время сравнительно с весенним, сезонных различий в поверхностной активности КПВВ выявлено не было.

Свидетельствои того, что конденсат адекватно отражает ПАС легочной ткани послузило выявление различия, значимого по всей показателям ПН, между группами куряцнх и некурящих, а также заветное сужение петли гистерезиса у курящих. Сдвиги в такой направлении свндетельствупт о нарувенин синтеза и секреции сур-Оактанта у курящих и, видимо, иогут рассматриваться как объективный признак предболезнн.

Метод выделения /1С путем конденсации выдыхаемых паров позволяет ограничиваться получением малого объема конденсата, так как активность его остается достаточно высокой (ПНмин порядка 34-38 мН/м) даае при 9-10-кратнои разбавлении физиологическим раствором. По-ви днмому, это и есть оптимальная степень разведения нативного КПВВ с достаточной для ее измерения поверхностной активностью. Более высокая степень разведения ведет к искусственному снижении выявляемой ПА, В то же время нецелесообразны измерения поверхностной активности в концентрированных средах, на что указывавт несущественное возрастание индекса стабильности и даже уиеньпавщаяся площадь петли гистерезиса. Заведомый избыток сурфактанта ыояет маскировать его убыль, например, в случаях исследования пораженных легких.

К рекомендуемому в литературе приему исследования монослоев, образованных с использованием летучих растворителей (H.AbraBS, 1966; U.Kirkland, 1971; RJ.King, 3.A.Cle«ents, 1972), следует под ходить с осторожность!!. Наносимый на поверхность изопропиловый спирт, частично растворяясь в гипофазе, способствует дополнительному снижении ее ПН. Это может мешать объективному суждении об изменении поверхностной активности исследуемого биологического субстрата.

Показатели поверхностной активности адсорбционных пленок легочных ецрфактантов. содержащихся в различных препаратах, сучест-

ценным образом зависят от метода их выделения. По степени снижения ПО исследованные субстраты (при использованных нами количественных соотношениях) располагается следующим образом: экстракт - смыв - конденсат (табл.2). Большая поверхностная актив-

Таблица 2

Показатели ПН субстратов, содерпацих легочный сурфактант

Исследуемый субстрат (п-число опытов) ПН, мН/м НС

стат. макс. мин.

Экстракт (п=16) Смыв (гг-16) Конденсат < п=20) 39.4tl.39 45,5±1.82 17.3^1.86 48.ltl.17 57.Oil.50 21.5*1.13 61.2il.89 63.8il.67 Зб,6±1.48 0.89i0.02 0.94i0.02 0.55i0.03

ность экстрактов обусловлена • разру|ением альвеолоцитов II типа и освобождением внутриклеточного сурфактанта. Более низкая ПО брон-хо-альвеоляриых смывов свидетельствует о том. что этим способом не удается полностью извлечь легочные ПАВ, непосредственно формирующие липонротеидную выстилку альвеол. Тем не менее в качестве метода выбора предпочтительнее применять бронхо-альвеолярный смыв, ибо в этом случае значительно выве чистота препарата. Наиболее чистым субстратом является конденсат выдыхаемого воздуха, поверхностная активность которого в больвей степени, чем смывов и экстрактов, характеризует выстилавций альвеолярную поверхность зрелый сурфактант. Присутствие в КПВВ основных компонентов легочного сурфактанта, обусловливавших поверхностнув активность легочной ткани, позволяет использовать получение конденсата в качестве атравматичного информативного метода определения состояния ССЛ.

Использование такого безопасного приема для ориентировочного суждения о функциональном состоянии ССЛ, как получение б р о и х о-легочнсГго смыва-мокроты, основанного на эндо-бронхиальном введении небольшого количества теплого физиологического раствора с последующим откавливанием содержимого бронхов, позволило выявить значимое снижение его ПА по наиболее информативным показателям (ПНмин и ИС) на I стадии развития антракосиликоза. У

больных сравнительно с контрольными лицами отмечены также и наиболее высокие индивидуальные показатели для каждого из значений ПН. В некоторых случаях констатировано сужение петли гистерезиса. Такая направленность изменений исследуемых параметров однозначно свидетельствует о понижении ПАС легких в результате нарушения функций системы легочного сурфактанта при антракосиликозе. Не являясь надежным методом индивидуальной диагностики состояния С С Л (как, впрочем, и другие методы), этот совсем не сложный прием может с успехом использоваться в массовых исследованиях ранних фаз проявления патогенного воздействия неблагоприятной профессиональной среды.

ССЛ весьма чувствительна к различный экзогенным воздействиям и эндогенным нарувениям. Основные ингредиенты крови при взаимодействии с различными препаратами легочного сурфактанта существенно изменяют их поверхностно-активные свойства. Поверхностная активность конденсата значительно повивалась при контакте его с больвинством исследованных нами компонентов крови. Исключение составило отсутствие изменений ПА конденсата при добавлении к нему сыворотки крови н своеобразно изменявшее поверхностную активность ЛС влияние плазмы и фибриногена. Рациональное объяснение полученный данным можно дать лиаь сопоставляя их с результатами воздействия испытуемых ингредиентов крови на легочный экстракт, бронхо-альвеолярный смыв, альвеолярные пузырьки по РаШе. Следует отметить, что влияние альбумина и гамма-глобулина на ПАС конденсата оказалось обратным выявленному в опытах с легочными экстрактами и смывами. Данные же о воздействии на К11ВВ плазмы крови и фибриногена не совпадают с полученными на экстрактах и смывах, но не противоречат им. Что же касается гемоглобина, липидов сыворотки и холестерина, они значительно повывали ПА конденсата, и это полностью повторяло их влияние.на экстракты и смывы.

Обращает на себя внимание тот факт, что при воздействии тех же составных частей крови направление сдвига ПА конденсата находилось в значительно больяем соответствии с изменением коэффициента стабильности выжимаемых их легкого пузырьков, чем ПА экстракта и смыва (табл.5 ).

Следует полагать, что выявленные различия связаны с особенностями структуры легочных сурфактантов, содержащихся в этих разных средах. Поверхностно-активная оболочка воздужных пузырьков, выжимаемых из ткани легкого и исследуемых по методу РаШе, по-видимому,

Таблица 3

Влияние на поверхностнув активность разных препаратов легочных ПАВ основных ингредиентов крови

Добавленный ингредиент крови Экстракт Смыв КПВВ КС по Pattie

Сыворотка крови Гемоглобин Альбумин Гамма-глобулин Фибриноген Липиды сыворотки Холестерин ум* - ув ув** ув ув ум ув ув ув ув ув уи ув ув ув ув ув ув ув ув

* ум - уменьшение ПА ** ув - увеличение ПА

представляет в основном такой ве фосфолипидный безбелковый субстрат, что и содериащийся в конденсате выдыхаемых паров. Ifu полагаем, что чисто фосфолипидные, компоненты ПАВ конденсата н альвеолярных пузырьков Pattie, в противоположность ПАВ легочных экстракта и смыва, при взаимодействии с белками крови образуют стабильные структуры с более высокой ПЛ. Этим, на нав взгляд, объясняется совпадение результатов опытов с КПВВ и по методу Pattie и различие их с данными опытов при использовании экстрактов и смывов. Таким образом. полученные результаты позволяет подойти к выяснение фундаментального вопроса о структуре различных фракций сурфактанта и механизма нарушения свойств ССЛ при разных условиях контакта легочных ПАВ с кровью и ее производными.

К экзогенный факторам, повреждающим сурфактант, следует отнести такие распространенные физические воздействия современной окружающей среды, как электромагнитные излучения жнрокого диапазона длин волн. С использованием КПВВ человека исследовано прямое влияние разных видов электромагнитных излучений на легочные сурфаитанты.

При воздействии полем СВЧ, УФ-светом, рентгеновскими и гам ма-лучами поверхностно-активные свойства легочных сурфактантов, со-

Таблица 4

Показатели поверхностной активности легочных сурфактантов при воздействии электромагнитными излучениями

Вид злектромагн. излучения (п-число проб) ПН, мН/м ИС

стат. макс. мин.

СВЧ (п^И) Контроль С п=11) Р Лазерное (п = 11) Контроль (11) Р УФ0 (п=16) Контроль (11=16) Р Рентген. (п=10) Контроль (п=10) 0 65,9+1,75 63,5+2.12 67.9+0,93 66.5+1.35 39,6+2,63 34,612,31 0,5410,06 0,6510,05

65,6+1,10 59,8+1,69 < 0,01 59,81.1,72 56,8+1,47 67.710.60 65.4tl.24 < 0,01 63.911.27 82.ltl.07 36,211,84 31.411,66 33,511,82 32.2il.55 0,6210.04 0,6810,04 0,6410,04 0,6510,03

64.8+0,32 64.lt0.37 65,210,23 64.810,26 45,012,14 40.511,59 0,3710,04 0,4710,03

Гамма-изл.(п=20) Контроль (п=20) Р 61.711.54 61,2+1,89 64,0±1,33 63.8*1,67 36,111,35 36.611,48 0,5710,03 0,5510,03

Держащихся в составе выдыхаемых паров, хотя и не претерпели существенных изменений, тем не менее, кроме серии опытов с гамма-облучением, во всех остальных просматривалась явная тенденция к увеличении всех регистрируемых показателей ПН и к сниженио ИС (табл.4). При лазерном облучении сдвиги Пй в том же направлении достигли степени достоверности (Р < 0,01) в отношении ПНстат и ПНыакс. Это позволяет утверждать, что даннкй вид оптического излучения способен вызывать определенные структурные сдвиги сурфактантов, отражающиеся на их поверхностной активности. При облучении КПВВ гамма-лучами величины его ПН и ИС не были изменены. Воздействие гамма-лучей на смыв и экстракт сопровождалось высокодостоверным снижением (Р < 0,001) активности ПЙВ обоих субстратов (В.А.Дороватовский, Р.Б.Хакер, 1990). Несовпадение этих данных с навими еще раз подт-

Рис.1. Спектры поглощения (а) и испускания флуоресценции с о > родамина 61 (С-10 Н) в субстратах, содержащих легоч 1шй сурфактакт:

1 - конденсат выдыхаемых паров.

2 - бронхо-альвеолярный смыв.

3 - легочный зкетракт.

верждает сделанное ранее заклпчение о некоторых различиях в стр.|к туре легочных сурфактантов, содержащихся в различных их препаратах.

Методом флуоресцентных зондов параллельно выявленному снижению поверхностного натяжения в ряду препаратом сурфактанта с повивающейся его концентрацией (конденсат сыыя -экстракт) отмечено понижение спектральных параметров - оптической плотности Б и относительной интенсивности флуоресценции 1отн краен теля родамина 68, вводимого в исследуемые субстраты (рис.1).

Исследование влияния различных концентраций конденсата, брпн-

хо-альвеолярного смыва и экстракта легочной ткани на спектрально-люминесцентные характеристики родамина В1 так!е указывает на закономерное снижение 0 и 1отн красителя при увеличении концентрации ПАВ в этих субстратах.

Воздействие на легочный сурфактант К11ВВ низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера, которое снимало его поверхностнув активность, вызывало резкое увеличение значений й и 1отн. Добавление в КПВВ альбумина, который повыиал ПА этого препарата, приводило к значительному снижению спектральных параметров 0 и 1отн, появлению мощной полосы излучения в УФ-области и длинноволновому сдвигу максимума флуоресценции на 8 нм.

Характер установленных закономерностей позволяет утверждать, что флуоресцентные зонды реагируют на изменение концентрации ПЛВл исследуемых субстратов, физические воздействия, на контакт с веществами внутренней среды организма. Таким образом, полученные результаты указывают на возможность применения метода флуоресцентных зондов для исследования легочных сурфактантов.

выводи

1. Доказано, что главным условием получения информативных проб конденсата паров выдыхаемого воздуха (КПВВ), отражающих поверхностно-активные свойства (ПАС) легочной ткани, является глубина дыхания испытуемых - не менее 1000 и 1500 мл соответственно у лиц женского и мужского пола. Пять мл конденсата достаточной поверхностной активности (ПА 1 при охлаждении льдом сборника выдыхаемой влаги достигается за 15-20 мин, при охлаждении жидким азотом - за 10-15 мин. Важным критерием сравнимости результатов исследования КПВВ при суждении о состоянии С С Л испытуемых является строгое соблюдение всех условий его получения. Свидетельством того, что КПВВ адекватно отражает ПАС легочной ткани, служит выявление различия, значимого по всем показателям ПН, между группами курящих и некурящих.

ПА конденсата не зависит от пола испытуемых и сезона года.

2. Показана возможность использования вне специализированных отделений несложного и безопасного приема получения броихо-легочно-го смыва-мокроты с достаточно стабильной и высокой поверхностной активностью. Информативность метода доказана выявлением значимого снижения ПА смыва-мокроты у группы лиц с диагностированной (1-й)

стадией антракосиликоза. Метод пригоден для изучения при кассовых обследованиях состояния сурфактангной системы легких (ССЛ) уже на ранних стадиях пылевой патологии легких.

. 3. По степени извлечения ПАВл экстрагированием из гомогената ткани легких (1 г ткани : 100 мл физиологического раствора), брон-хо-альвеолярным лавааем (многократное введение-отсасывание физиологического раствора в дыхательные пути животного до получения 100 мл смыва) и конденсацией выдыхаемых человеком паров (10 ил конденсата : 90 мл физиологического раствора) ПА получаемых субстратов располагается в убывающем порядке: экстракт > смыв > конденсат. При этом наиболее чистым препаратом ПАВ альвеолярной поверхности является конденсат.

4. Поверхностная активность конденсата выдыхаемых паров, как и ПА экстракта, смыва и оболочки выхиыаемых из ткани легких воздуиных пузырьков (по методу РаШе), повышается при контакте с такими ингредиентами крови, как липиды сыворотки, холестерин и гемоглобин. В отличие от экстракта и смыва, поверхностную активность которых основные белки плазмы снижают, ПО конденсата и пузырьков по Pattle при контакте с ними возрастает. Предполагается, что выявленные различия связаны с особенностями структуры легочных сурфактантов, содержащихся в этих разных средах.

5. При воздействии на сурфактантн, находящиеся в составе выдыхаемых паров, низкоинтенсивное излучение гелий-неонового лазера с плотностью потока мощности 4 мВт/см2 вызывает в них определенные структурные сдвиги, выражающиеся в достоверном снижении ПА легочных ПАВ. Воздействие полем СВЧ с плотностью излучения 40 мВт/см , интегральным ультрафиолетовым излучением, рентгеновскими лучами с мощностью экспозиционной дозы 1,29 мР/с и гамма-лучами с уровнем поглощенной дозы 10 Гр не вызывает значимых изменений ПАС конденсата. Кроме гамма-облучения, при всех остальных перечисленных воздействиях наблюдалась явная тенденция к повышению всех регистрируемых величин ПН и к снижению индекса стабильности.

6. Впервые показана применимость чувствительных флуоресцентных зондов для исследования концентрации легочного сурфактанта в биосубстратах и суждения о его молекулярной организации. Оптическая плотность и относительная интенсивность флуоресценции родамина 61 в легочных субстратах зависят от концентрации в них ПАВ. При последующем изучении таких фундаментальных вопросов как молекулярная

структура, механизмы функционирования и изменений легочного сурфактанта эта закономерность должна бнть использована для получения информации об изменениях концентрации сурфактанта в исследуемых препаратах м о процессах мицеллообразования в них.

СПИСОК РОБОТ, ОПУБЛИКОВАНИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Фомич Л.Г. Спектроскопические методы исследования легочных сурфактантов // Тез. док*, об*, науч. конф. - Караганда, 1984. -С. 113-114.

2. Комплексное биофизическое исследование сурфактантной системы легких / И.А.Серебровская, Э.В.Бель. Г.А.Кецле и др. // Информационный листок. - Карагандинский ЦНТИ, 1986.

3. Фомич Л.Г. Исследование поверхностно-активных свойств брон-хо-лсгочных смывов, полученных упроченным способом у больных антра-косиликозом // Тез. докл. обл. науч. конф. - Караганда, 1987. - С. 232-234.

4. Боль З.В., Фомич Л.Г. Оптические характеристики и фотохими ческие свойства некоторых биологических сурфактантных систем // Лвминесценция и исследование параметров излучения: Сб. науч. тр. Караганда, 1987. - С. 92-101.

5. Байманова А.К;. Фомич Л.Г.. Снайдер Т.А. Поверхностно-ак тивные свойства бронхо-легочных смывов у «ахтеров-угольщиков // Фи зиология и патология органов дыхания: Сб. науч. тр. - Новосибирск,

1988. - С. 23-24.

6. Бвль Э.В., Фомич Л.Г.. Серебровская И.А. Зависимость по верхностно-активных свойств конденсата выдыхаемого воздуха от глу бины дыхания // Нереспираторные функции легких. - Л., 1988. - С. 73-74.

7. Комплексное исследование поверхностно-активных свойств легочных сурфактантов / И.А.Серебровская, Э.В.Бвль, Л.В.Коваленко и др. // Сурфактантная и антисурфактантная система легких: Тез. докл. науч. конф. (Харьков, 30 октября - 2 ноября 1989 г.). - Харьков,

1989. - С. 14-15.

8. Нарушение метаболизма легочных биологически-активных ве)-Шеств и их коррекция / И.А.Серебровская, Х.М.Байманова. Г.М.Елисеева и др. // Нарушение механизмов регуляции и их коррекция: Тез. докл. 10 Всесовз. съезда патофизиологов. - Кивннев, 1989. - С.1119.

9. Боль Э.В.. Фомич Л.Г., Серебровская И.О. Влияние некоторых видов электромагнитных излучения на поверхностно-активные свойства легочных сурфактантов // Актуальные вопроси патофизиологии в современной медицине: Тез. докл. респ. конф. патофизиологов (Алма-Ата, 27-28 сентября 1990 г.). - Алма-Ата, 1990. - С. 50.

10. Фомич Л.Г., Бвль З.В., Серебровская И.А. Влияние основных ингредиентов крови на поверхностную активность легочных сурфактантов // Сурфактантная и антисурфактантная система легких: Тез. докл. 2-й науч.-практ. конф. (Харьков, 22-24 октября 1990 г.). - Харьков, 1990. - С. 85-86.

11. Патология водного баланса и сурфактантной системы легких (CCÍI) / И.А.Серебровская, Х.М.Байманова. 3.В.Бель и др. // Актуальные проблемы профилактической и клинической медицины: Тез. докл. науч. конф. - Караганда, 1990. - С. 176-178.

12. Endo- and exogenous factors in disturbances of functions of pulmonary surfactant systen and their correction f I.A.Serebrovskay, L.U.Kovalenko, U.A.Dorovatovski et al. // Constituent Congress International society for pathophysiology. -Hosco», May 28 - June 1, 1991. - P. 148.

13. Фомич Л.Г., Бвль Э.В., Серебровская И.А. Поверхностно-активные свойства легочных сурфактантов при экспериментальных воздействиях //.Сурфактантная и антисурфактантная система легких: Тез. докл. 3-й науч.-практ. конф. (Ялта, 12-15 ноября 1991 г.).- Ялта. 1991. - С. 119-120.

14. Байманова A.M., Базелвк Л.Т., Фомич Л.Г. Состояние сурфак-танта и клеточной зациты легких у вахтеров-угольциков // Труд, экология и здоровье шахтеров: Тез. докл. Всесоюз. конф. (Лонецк, 21-22 мая 1991 г.). - Донецк. 1991. - С. 115-117.

15. Фомич Л.Г. Неинвазивные методы исследования воздействий внемнвй среди на сурфактантни» систему легких (ССЛ) человека // Актуальные проблем» физиологии: Тез. докл. ¡I съезда физиологов Республики Казахстан (Караганда. 2-4 сентября 1992 г.5. - Караганда. 1992. - Т.2. - С. 90.