Обзор посвящен современным неинвазивным исследованиям клеточного дыхания. Дана характеристика флуоресценции биологических тканей под воздействием ультрафиолетового облучения способного отражать процессы биологического окисления. Описана значимость эритрона в обеспечении функционального состояния организма и участие клеток крови в дыхательной цепи, в обеспечении газотранспортной и информационной функций. Дана характеристика биомаркерам клеточного дыхания. Показана сложность современных методик исследования биологического окисления и необходимость использования малозатратных методик на основе микроскопического анализа. Охарактеризован метод лазерной биоспектро-фотометрии. Детально описан способ оценки аутофлуоресценции тканей, его биологическая основа, возможности двухканальных спектрофотометрических установок – отечественных и зарубежных. Показана значимость волоконно-оптической телевизионной спектрофотометрии в неинвазивном определении клеточного дыхания в живых организмах. Даны сноски на работы, подтверждающие практическую диагностическую значимость определения аутофлуоресценции.
биомаркер клеточного дыхания, биологическое окисление, клеточное дыхание, биоспектро-фотометрия, аутофлуоресценция тканей, спектрофотометрия
В работах, посвященных естественной флуоресценции тканей под воздействием ультрафиолетового (УФ) или смешанного (УФ + видимый свет) излучения феномен свечения биообъектов уже более 50 лет увязывается с клеточным дыханием (КД) или биологическим окислением, сопряженным с фосфорилированием [14, 45, 46]. Этот процесс осуществляется активным потоком электронов и протонов, перемещающимися по ферментному конвейеру – дыхательной цепи (ДЦ). Перемещение этих частиц обусловлено активацией большого числа белковых и ферментных молекул, включая молекулы пиридиннуклеотидов (ПН) -NAD+, NADН2, флавопротеидов (ФП) - FAD, FMNН2, коэнзима Q (CoQ+,CoQH2), групп цитохромов (b, c, a), железосодержащего FeS-белка и некоторых других веществ. Установлен принцип функционирования ДЦ: он состоит в получении энергии из питательных веществ в процессе их распада до несгораемых продуктов – СО2 и Н20. Функциональное состояние клеток может быть оценено по их аутофлуоресценции в УФ-лучах [4, 45, 60], поскольку интенсивность свечения на длинах волн 455-470 нм и
1. Акоев И.Г., Мотлох Н.Н. Биофизический анализ предпатологических и предлейкозных состояний. М.: Наука, 1984. 288 с.
2. Антонов Н.С., Стулова О.Ю., Зайцева О.Ю. Эпидемиология, факторы риска, профилактика. В кн.: Хронические обструктивные заболевания легких. М.: ЗАО «Изд-во Бином», 1998.
3. Барский И.Я., Поляков Н.И., Якубенас А.В. Контактная микроскопия. М., 1976. 158 с.
4. Бохински Р.С. Современные воззрения в биохимии. - М.: Мир, 1987. 544 с.
5. Браун Г., Уолкен Дж. Жидкие кристаллы и биологические структуры. М.: Мир, 1982. 198 с.
6. Брумберг Е.М., Барский И.Я., Папаян Г.В. Двухволновой микрофлуориметр // Оптико-механическая промышленность. 1967. N 9. С. 62.
7. Васильев Е.П. Хронический бронхит в условиях Якутии // Автореф.дис. д-ра мед.наук. М., 1992. 28 с.
8. Владимиров Ю. А., Добрецов Г. Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеинов. М.: Наука, 1989. С. 230 с.
9. Воробьев А. И. (ред.). Руководство по гематологии. М.: Медицина, 1985. Т. 1-2. С. 370-390.
10. Гаврилова В.Б., Лобко Н.Ф., Конев С.В. Определение тирозин- и триптофансодержащих пептидов в плазме крови по поглощению в УФ-области спектра//Клиническая лабораторная диагностика. 2004. №3. С.12-16.
11. Глазкова В.А., Ченрняков И.Н. Кислотно-щелочное состояние крови при дыхании гиперкапническими газовыми смесями // Косм. биология и авиакосм. 1975. Т.9. № 2. С.20-27.
12. Давид Р. Введение в биофизику. - Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 200 с.
13. Загрядский В.П., Сулимо-Самуйло З.К. Методы исследования в физиологии труда. Л.: ВМедА, 1991. 110 с.
14. Заидель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1976. С. 333-367.
15. Захарова Н.Б., Хвостова Н.В., Шведова Р.Ф. Значение повреждения белкового и липидного состава эритроцитарных мембран в развитии снижения текучих свойств крови при экстремальных состояниях // Вопросы мед. химии. 1991. Т.1. С. 53-56.
16. Иванов К.П. Основы энергетики организма. - СПб.: Наука, 1993. 269 с.
17. Игнатьев В.В., Кидалов В.Н., Рымкевич П.П., Самойлов В.О. Массоперенос компонентов плазмы крови через плазмолемму эритроцитов в поле ротационных сил. // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1996. Т.82. N 5-6. С.72-75.
18. Информационные медико-биологические технологии/ Веревкин Е.Г. и др. под ред. Княжева В.А., Судакова К.В. М.: ГЭОТАР-Мед, 2002. 280 с.
19. Каманина Н.В., Кидалов В.Н. Изучение эффекта выравнивания эритроцитов в нематической жидкокристаллической среде // Письма в ЖТФ. 1996. Т.22. №14. С. 39-42.
20. Кетлинский С.А., Калинина Н.М. Иммунология для врача. - Спб.: Гиппократ. 1992. 256 с.
21. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Куликова Л.Н., Молочко Л.Н., В.В. Игнатьев, Г.Н. Якушина, Каретников А.В. Гармония ритмов, динамика и фрактальность крови, как проявления саногенеза монография; под ред. А. А. Хадарцева. Тула, 2006.
22. Кидалов В.Н., Комаров А.Н., Самойлов В.О. и др. Люминесцентный метод анализа воздействий слабых магнитных полей на организм / Материалы 3-го международного симпозиума по электромагнитной экологии (ЭМС - 97).- СПб.: ГК РФ по высш. образованию, Минсвязи РФ, МАНВШ и др., 1997. С. 120-122.
23. Кидалов В. Н., Лысак В. Ф. Квантитативная эритрограмма и возможность ее использования в клинике и эксперименте // Лабораторное дело. 1989. № 8. С. 36-40.
24. Кидалов В.Н. Красные клетки крови - эритроциты в новых информационных технологиях контроля за состоянием здоровья. Глава 5 в кн. “Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине” Часть II, Тула: Изд-во ТулГУ. 2000. С. 92-115.
25. Кидалов В.Н., Красильникова Н.А., Сясин Н.И., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Проявления киральности в организме человека. Новые исследования на микроскопическом уровне // Вестник новых медицинских технологий. 2003. № 3. С. 6-8.
26. Кидалов В.Н., Краюхин А.С., Лушнов М.С., Сясин Н.И., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Изменения формы, ультраструктуры и флуоресценции эритроцитов перифирической крови, трансформирующихся в пойкилоциты // Вестник новых медицинских технологий. 2005. № 3-4. С. 26-29.
27. Кидалов В.Н., Макарова Н.В., Сясин Н.И., Хадарцев А.А. Аутофлуоресценция нативных покровных тканей и клеток крови у больных ХОБЛ // Вестник новых медицинских технологий. 2004. № 4. С. 9-14.
28. Кидалов В.Н., Сясин Н.И., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Значение естественной флуоресценции (биолюминесценции) элементов живого организма с позиции энергообмена // Вестник новых медицинских технологий. 2002. № 2. С. 27-28.
29. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Багаутдинов Ш.М., Чечеткин А.В. Постоянство непостоянного в тезиограммах препаратов крови (к стандартизации исследований кристаллизации биологических жидкостей) // Вестник новых медицинских технологий. 2008. Т. ХV. № 4. С. 7-13.
30. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Саногенез и саногенные реакции эритрона. Проблемы медицины и общее представление о саногенезе // Вестник новых медицинских технологий. 2005. Т. ХII. № 3-4. С. 5-9.
31. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Тезиографические исследования крови и их практические возможности // Вестник новых медицинских технологий. 2004. Т. XI. № 1-2. С. 23-25.
32. Кидалов В.Н., Якушина Г.Н. Значение дисгармонических изменений конфигурации и свечения эритроцитов при выстраивании ими краевой линии. Матер.науч.конф., посвящ. 80-летию профессора А.С. Мозжухина. СПб.: ВМА, 2001. С.52-54.
33. Кларк Дж. М. Токсическое действие кислорода // Медицинские проблемы подводных погружений. Пер. с англ. М.,1988. С.190-246.
34. Клиорин Л.И., Тиунов Л.А. Функциональная неравнозначность эритроцитов. Л.: Наука, 1977. 125 с.
35. Коpягин А. C., Яcтpебова А. А., Кpылов В. Н., Коpнауxов А. В. Влияние миллиметpовыx волн на уcтойчивоcть мембpан эpитpоцитов, пеpекиcное окиcление липидов и активноcть феpментов cывоpотки кpови // Миллиметровые волны в биологии и медицине". 2000. № 2(18). С. 7-9.
36. Кост Е.А. Люминесцентная микроскопия в гематологии. Справочник по клинико-лабораторным методам исследования. М.: Медицина, 1975. С.191-231.
37. Лисовский В. А., Кидалов В. Н., Гущ В. В. Трансформация эритроцитов как диагностический тест в клинической практике // Лабораторное дело. 1986. № 10. С. 594-598.
38. Малахова М.Я. Методы биохимической регистрации эндогенной интоксикации //Эфферентная терапия. 1995. №1. С. 61-64.
39. Муромцев В. А., Кидалов В. Н. Медицина в 21 веке. От древнейших традиций до высоких технологий. СПб.: ИНТАН, 1998. 131 с.
40. Нефедов Е.И., Протопопов А. А., Хадарцев А. А., Яшин А. А. Биофизика полей и излучений. Часть 1. Физико-биологические основы информационных процессов в живом веществ. Тула, 1998. С. 117-192.
41. Никифоров А.М., Каташкова Г.Д., Шишмарев Ю.Н. и др. Диагностика и медицинская реабилитация ликвидаторов аварии на ЧАЭС и других радиационных катастроф: Информационное письмо. М., 1995. 66 с.
42. Петросян В. И., Лисенкова Л. А., Синицын Н. И., Киричук В. Ф. Теория и практика спектрально-волновой диагностики и прецизионно-волновой терапии // Радиотехника. 1996. № 9. С. 35-43.
43. Печатников В.А., Корнеев В. Н., Афанасъев В. Н., Печатникова Л. М. Комплекс для статистического анализа клеточных суспензий методом проточной цитофлуориметрии. Сб. Автоматизация цитологических исследований. Пущино, 1985. С. 87-106.
44. Самойлов В.О. Элементы квантовой биофизики. СПб.: СПбГТУ, 2001. 43 с.
45. Скулачев В.П. Соотношение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. М.: Изд-во.АН СССР, 1962. 215 с.
46. Соловьев В.Н., Самойлов В.О. Исследование люминесценции пиридин-нуклеотидов и флавопротеидов в зоне рецепторного эпителия языка лягушки.- Физиол. журн. СССР. 1977. Т.63. №10. С. 1476-1478.
47. Субботина Т.И., Хадарцев А.А., Яшин М.А., Яшин А.А. Воздействие вращающихся электромагнитных полей как фактор изменения протеолитической активности пепсина у крыс // Бюллетень экспериметальной биологии и медицины. 2004. Т. 137. № 6. С. 714-716.
48. Сулимо-Самуйлло З.К. Влияние пониженного парциального давления кислорода на тканевое дыхание. Дисс канд. Биол. наук. Л.: ВмедА, 1952. 245 с.
49. Федосеев Г.Б. Хронический бронхит // Новости фармакотерапии. 2000. № 7. С.11-19.
50. Хабибулова З.И., Вишневский А.А., Захаров Г.А. и др. Инфракрасный анализ структуры эритроцитарных мембран при бронхиальной астме // Медицинский академический журн. 2003. № 3. С. 166-167.
51. Хадарцев А.А., Кидалов В.Н., Якушина Г.Н., Квасов Д.В. Возможности изучения аутофлуоресценции живых объектов в медико-биологических исследованиях // Владикавказский медико-биологический вестник. 2005. Том 5. №. 9-10. С. 50-54.
52. Хадарцев А.А., Кидалов В.Н., Якушина Г.Н., Чуб С.Г. Аутофлуоресценция в комплексной диагностике эффектов лазерофореза янтарной кислоты // Владикавказский медико-биологический вестник. 2005. Том 5. №9-10. С. 220-224.
53. Черногрядская Н. А., Розанов Ю. М., Богданова М. С., Боровиков Ю. С. Улътрафиолетовая флуоресценция клетки. М.: Наука, 1978. 280 с.
54. Чучалин А.Г., Шварц Г.Я. Тровентол в профилактике и лечении хронических обструктивных болезней легких. М.: РЦ «Фарммединфо», 2003. 312 с.
55. Шевелкин А.В. Установка для прижизненной флуоресцентной микроскопии с системой компъютерного анализа изображения // Вестник новых медицинских технологий. 2003. Т. 10. № 4. С.65-66.
56. Якушина Г.Н., Панкина Е.А. логические модели взаимосвязей клинико-лабораторных и функциональных показателей у больных с синдромом бронхиальной обструкции // Профилактическая медицина. Сборник научно-практических материалов. 27 конф. Тула: ТулГУ, 2001. С.78-85.
57. Aizava R. Endoscjpic detection of Hematoporphirin derivative fluorescein tumors // Lasers and Hematoporphirin derivative in Cancer.Tokio. 1983.
58. Falk B., ОwmanC.H. Detailed metodoloqycal description of the fluorescence method for the cellular demonstration of bioloqical monoamines.Acta universitatis Iudensis, section 11, 1965. Р. 7-49.
59. Pechatnikov V.A. Ivkov V.G. Mechanism of fluorescent Response of the Probe Dis, 1984. C. 3-7.
60. Khodr Hicham, Hider Robert C., Catherine A. Jonathan E. Brown, Riceevans. Structural dependence of flavonoid interactions with Cu2+ ions: implications for their antioxidant propertiesт // Journal of Biochem. 1998. Vol. 330. P. 1173-1178.
61. Revina A.A. Proceedings. Radiation-chemical contribution to the study of polyfunctional activity of natural pigments. The Ill-d Int. Symposium on Natural colourants. Princeton. USA., 1998. P. 278-292.
62. Sidorov V., Mayackay M. The determinan on of blood in material evidence with luminescent methods // Medicina Legalis Baltica. 1999. Vol.11. P. 55-58.
