Биохимия и биофизика

 

Буждиган В.В., Слободян О.В., Шаплавський М.В., Микитюк О.Ю.

Буковинський державний медичний університет

 

ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ В’ЯЗКОСТІ КРОВІ В АНАЛІЗІ ЗМІН МІКРОЦИРКУЛЯЦІЇ

 

         Реологічні властивості крові розглядаються як комплекс біофізичних па-раметрів, що характеризують її опір за кровообігу. При цьому наріжним гемо-реологічним параметром є в’язкість – емпіричне поняття, що водночас деклару-ється як інтегральний показник вмісту в крові білків, ліпідів, еритроцитів та тромбоцитів за відомих змін названих формених елементів крові [1].

         В основі технічних рішень тривіальних і сучасних [2, 3] методів визна-чення в’язкості лежать ньютонівські уявлення механічного опору, що перено-сять, зокрема, на дослідження крові, чи її складових. Тобто, умовою таких фі-зичних аналізів є змочування штучних поверхонь віскозиметрів (електроста-тичне зчеплення), що in vivo в капілярах не спостерігається [4]. Відтворити цей ефект із-за технологічних проблем наноструктурного змісту до цих пір не вдалось.

 Ми розробили електрофізичний безелектродний метод мікроаналізу в’язкості [5] за реєстрацією швидкості течії рідин в штучних капілярах в умовах  використання гідрофобних матеріалів останніх, тобто звівши до мінімуму електростатичне притягання рідини і поверхні каналу. Іншими словами, тут відтворюється модель, де кров  розглядається як рідкокристалічна система водного матриксу [6], що рухається в капілярах без тертя (σ – ефект) і має властивості дисипативної структури [7, 8, 9].

        За клінічної апробації методу проведено порівняння в’язкості крові 7 донорів і (враховуючи наші попередні дослідження [10]) у 7 хворих на брон-хіальну астму персистуючу, середньої важкості. Зазначені пацієнти лікувались за загальноприйнятими схемами. 

Для проведення статистичного аналізу експериментальних даних обрано один із додатків MS Office - процесор електронних таблиць МS Ехсеl 2003. При використанні вбудованих функцій МS Ехсеl стандартна похибка  вимірювань не перевищувала 5% (P <0,05). Дані публікуються вперше, тому наводимо також гістограми.

Отже, середня в’язкість крові при патології становила 2,23 ± 0,05 мПа·с, а в нормі 4,73 ± 0,05 мПа·с (Р≤0,05). Тобто, спостерігалось різке зменшення в’язкості крові людини при лікуванні астми (більш ніж у 2 рази). Порівняльна гістограма в’язкості крові людей в нормі та при патології наведена на рис. 1.

 

Рис. 1. Порівняльна гістограма середніх значень в’язкості крові для хворих на астму та здорових людей (пояснення в тексті)

 

Таким чином, за даними динаміки  реакцій тромбоутворення [10] та результатами прямого вимірювання в’язкості крові безелектродним методом цей параметр за неускладненого перебігу захворювання знижений.

Проведено також порівняння в’язкості різних груп крові у донорів (число варіант – 7). Можна спостерігати тенденцію відмінності в’язкості крові людини в нормі по групах:

·        O(I) – 5,88 ± 0,16 мПа·с (Р≤0,05);

·        A(II) – 4,53 ± 0,02 мПа·с (Р≤0,05); Р<0,01

·        B(III) – 3,68 ± 0,04 мПа·с (Р≤0,05); Р<0,01

·        AB(IV) – 4,80 ± 0,03 мПа·с (Р≤0,05). Р<0,01

Мінімальне значення в’язкості крові виявлено в В(ІІІ) групи крові,  середнє значення становить  3,68 ± 0,04 мПа·с (Р≤0,05) та максимальне для O(I) групи крові, середнє значення в’язкості становить O(I) – 5,88 ± 0,16 мПа·с (Р≤0,05).

Порівняльна гістограма середнього значення в’язкості крові людини в нормі для чотирьох груп наведена на рис. 2.

Рис. 2. Порівняльна гістограма середнього значення в’язкості крові для чотирьох груп крові здорових людей (пояснення в тексті)

 

Проведено також вимірювання в’язкості плазми крові людини у нормі для чотирьох груп, де виявились значущі відмінності:

·        O(I) – 1,14 ± 0,03 мПа·с (Р≤0,05);

·        A(II) – 1,13 ± 0,02 мПа·с (Р≤0,05); Р> 0,05

·        B(III) – 1,66 ± 0,04 мПа·с (Р≤0,05); Р< 0,001

·        AB(IV) – 1,39 ± 0,03 мПа·с (Р≤0,05). Р<0,01

Максимальне значення в’язкості плазми крові людини спостерігалось для B(III) групи – 1,66 ± 0,04 мПа·с (Р≤0,05), мінімальне для A(II) – 1,13 ± 0,02 мПа·с (Р≤0,05). Достовірність відмінності (Р)  O(I) групи з B(III) та AB(IV) <0,01, проте достовірних відмінностей немає між O(I)  групою та A(II), де Р> 0,05.

Порівняльна гістограма середніх значень в’язкості плазми крові у нормі наведена на рис. 3.

Рис. 3. Порівняльна гістограма середніх значень в’язкості плазми крові для чотирьох груп крові здорових людей (пояснення в тексті)

 

При порівнянні в’язкості крові тих же донорів (чотирьох груп) з використанням тефлонового капіляру та тефлонового капіляру, обробленого гепарином (1 мл розчину містив 5000 МО) практично повторилась картина аналогічних попередніх досліджень. Середні значення в'язкості крові людини для тих самих чотирьох груп у тефлоновому капілярі з гепарином наступні:

·        O(I) – 5,24 ± 0,23 мПа·с (Р≤0,05);

·        A(II) – 4,35 ± 0,17 мПа·с (Р≤0,05);  Р<0,01

·        B(III) – 3,38 ± 0,17 мПа·с (Р≤0,05);  Р<0,01

·        AB(IV) – 6,89 ± 0,32 мПа·с (Р≤0,05).  Р<0,001

Отже гепарин не змінив принципово картину в’язкості крові по групах (рис. 4).

 

Рис. 3.54. Порівняльна гістограма середніх значень в’язкості крові здорових людей чотирьох груп крові (пояснення в тексті)

        

         Слід зазначити, що максимальною в’язкість плазми крові спостерігалась В(ІІІ) групі, натомість наявність аутологічних (власних) еритроцитів за нор-мального їх вмісту зумовила мінімальну в’язкість цільної крові у порівнянні з іншими групами. Отже дійсно існують інтегральні, філогенетично зумовлені молекулярні механізми, що здійснюють взаємне притягання та відштовхування компартментів крові, механізми, які ще слід розшифрувати спираючись на постулативно та математично обгрунтовані робочі гіпотези і адекватні нові методи дослідження.  

Список використаної літератури

1. Гуменюк Н.И., Ломтева Е.А. Реологические свойства крови у больных с хроническим легочным серцем // Укр. пульмонол. ж. – 2004. – № 4. – С. 60-61.

2. Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Молекулярные механизмы вязкости жидкости и газа . Часть І. Основные понятия. – М.: РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина. 2005. – 59 с.

3. Білонога Ю.А. Залежність швидкості руху рідин в капілярах від ряду їх фізичних характеристик. Львівська державна академія ветеринарної медици-ни ім. С.З.Іжицького. 2007. http://WWW/1p/edu/UA/institute/JFN/himath/ personal/Bilonoga.

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

5. Патент Uа, МПК G01N11-00;   БДМУ. — З. №u200802926; Заявл. 10.06.2008; Безелектродний спосіб автоматизованого вимірювання в'язкості біологічних рідин.

6.Szent-Gyorgyi A. Bioenergetics. Academic Press, New York. 1957. – 143 pp.

7. Шаплавський М.В., Зав’янський Л.Ю., Коломоєць М.Ю., Пішак В.П.,

Тимочко К.Б., Микитюк О.Ю., Григоришин П.М. Електрорушійна сила судин // Буковинський медич­ний вiсник. – 2003. – Т.7., N3.- С. 3-7.

8. Шаплавський М.В., Владковський І.К., Пішак В.П., Микитюк О.Ю., Сторожук С.М. Слободян О.В. Генерація гідрат-аніонів НСО3- як базовий фізико-хі­мічний процес ди­си­па­тив­ної струк­тури контакту ери­т­роцит – капіляр // Буковинський медич­ний вiсник. – 2004. – Т.8., N3 – С. 181-185.

9. Шаплавський М.В., Пішак В.П. , Коломоєць М.Ю. , Зав’янський Л.Ю., Слободян  О.В. , Микитюк О.Ю. Парадокси гемодинаміки у світлі теорії біоінертизації // Бук. мед. вісник. –  2007. - Т.11, №1, С. 148-150.

10. Шаплавський М.В., Пішак В.П., Буждиган В.В., Слободян О.В. Оптич-ний аналіз тромбоутворення в контексті адаптивних реакцій мікроциркуляції крові // Бук. мед. вісник. – 2008. - .