Внимание! Статья адресована врачам-специалистам
Kazakova Y.M., Savostsikava V.S.
Belarusian State Medical University, Minsk
Diagnostic possibilities of studying the crystal structure
of biological fluids under various pathological conditions of the organism
Резюме. Проведен анализ доступных источников специальной литературы, содержащей информацию об использовании результатов исследования кристаллической структуры некоторых биологических жидкостей (БЖ) с целью диагностики и прогнозирования течения заболеваний челюстно-лицевой и ЛОР-области. Определение и оценка кристаллической структуры БЖ, получаемых неинвазивно с целью диагностики и прогнозирования заболеваний данной локализации, перспективно, актуально, информативно и дает большие возможности для развития медико-биологических знаний и достаточно высокий потенциал разработки медико-профилактических мероприятий в различных областях медицины.
Ключевые слова: микрокристаллизация, ротовая жидкость, кристаллическая структура, кристаллография, фация.
Медицинские новости. – 2023. – №2. – С. 21–24.
Summary. The analysis of available sources of special literature containing information on the use of the results of the study of the crystal structure of some biological fluids (BF) was carried out in order to diagnose and predict the course of diseases of the maxillofacial and otorhinolaryngology areas. Determination and evaluation of the crystalline structure of BF obtained non-invasively for the purpose of diagnosing and predicting diseases of this localization is promising, relevant, informative and provides great opportunities for the development of biomedical knowledge and a fairly high potential for the development of medical and preventive measures in various fields of medicine.
Keywords: microcrystallization, oral fluid, crystal structure, crystallography, facies.
Meditsinskie novosti. – 2023. – N2. – P. 21–24.
Кристаллическая структура биологических жидкостей (БЖ) человеческого организма (сыворотка крови, лимфа, желчь, желудочный сок, моча, панкреатический сок, ликвор, слеза, секрет полости носа и др.) содержит в себе пласт информации об органах, системах организма и его гомеостазе. Поскольку жидкости высокоподвижны и их молекулярный состав постоянно изменяется, для получения информации по кристаллической структуре биологических жидкостей необходимо перевести ее из жидкого фазового состояния в твердое. После удаления воды остается пленка, так называемая фация, на которой зафиксирован рисунок пространственного расположения элементов, ранее находившихся в растворенном состоянии. Таким образом информация молекулярного уровня переводится на уровень, доступный визуальному морфологическому анализу, и появляется возможность ее использования в научных и практических целях [29, 35].
Первым теоретическое описание процесса испарения неподвижной крупной капли провел Д.К. Максвелл в своей статье «Диффузия» (1877). В 1939 году E. Goldberger использует тест на высыхание капли крови как экспресс-тест для определения скорости оседания эритроцитов [34].
H.L. Bolen (1942) исследовал кристаллизацию капли высушенной цельной капиллярной крови на фольге. Было обнаружено, что структура кристаллов у здоровых пациентов и пациентов с онкологическими заболеваниями значительно отличается. В результате повышения содержания в крови фибриногена высохшие на стекле капли нативной крови приобретают форму «лагун». У здоровых людей структура высохшей капли однородна. На основе своих исследований H.L. Bolen разработал скрининговый тест для ранней диагностики желудочно-кишечных опухолей (HLBbloodtest – тест Болена). Тест положителен не только при развитии опухолей, но и у беременных [33]. C. Koch в 1954 году публикует первое морфологическое описание структуры высохшей на стекле капли сыворотки крови и интраокулярных жидкостей.
В СССР первыми работами, посвященными рассматриваемой проблеме, принято считать работы Е.Г. Рапис и соавт. (1970–1980), посвященные изучению особенностей дегидратационной структуризации жидких сред глаза. Предложенные ими методы нашли широкое применение в офтальмологической практике [21].
В стоматологии впервые изучение кристаллической структуры ротовой жидкости провел П.А. Леус (1976). Им впервые было показано, что морфологическое строение высушенной на предметном стекле капли ротовой жидкости имеет свои закономерности и различия в зависимости от патологического процесса в полости рта [10].
Данные по изучению структур, формирующихся при высыхании биоматериала, были систематизированы акад. РАМН В.Н. Шабалиным и проф. С.Н. Шатохиной в форме теории «функциональной морфологии биологических жидкостей». Морфологический анализ БЖ показал, что в норме существует порядок, который преобразуется и фиксируется в виде определенных структур с соответствующими качественными и количественными параметрами. При патологических состояниях наблюдаются значительные нарушения данного порядка, выражающиеся в потере биожидкостью способности формировать физиологические структуры. В результате структуры приобретают новые признаки, которые рассматриваются как патологические. Значимые для диагностики изменения устанавливаются путем сравнительного анализа фаций БЖ здоровых людей и пациентов с различными видами патологии. Статистически достоверные различия выявленных особенностей в структурах фаций позволяют относить эти особенности к маркерам той или иной патологии [29].
Кристаллографические методы исследования – совокупность методологических подходов к извлечению информации о метаболизме и гомеостазе организма и/или его частей, основанных на феномене свободного или инициированного базисными веществами различного химического состава кристаллообразования высушенного жидкого или приводимого в жидкое состояние биологического материала с последующей интерпретацией результатов кристаллогенеза. За последние тридцать лет были сформированы многочисленные методические подходы к проведению диагностической кристаллоскопии, однако необходимо отметить, что большинство из них имеют своей сущностью лишь модификацию условий проведения дегидратационного процесса. Варианты осуществления дегидратационного процесса можно разделить на две группы.
I. Инициированный кристаллогенез, при котором дегидратации подвергают не чистую биологическую жидкость, а систему «биосреда – базисное кристаллообразующее вещество». Его принцип заключается в способности кристаллообразующего вещества изменять нормальное образование кристаллических структур при добавлении его в кристаллообразующий раствор. При этом чаще используют тезиграфический метод исследования с добавлением в биологическую жидкость соединений CuCl2 или NaCl [12].
II. Свободная кристаллизация, в ситуации, когда дегидратации (высушиванию) подвергают непосредственно анализируемую БЖ без добавления какого-либо кристаллизующего агента. Наиболее часто используют следующие два метода ее реализации.
?Метод краевой дегидратации, заключающийся в замедленном фазовом переходе жидкокристаллических структур (систем «липид – вода», «липид – белок – вода») в кристаллическое состояние. Для этого на предметное стекло наносят около 20 мкл БЖ, затем накрывают его покровным стеклом. Испарение воды происходит через зазор между поверхностью предметного и покровного стекла при температуре 25 °C и относительной влажности 55–60% в течение 3–4 суток. Сформированные кристаллические структуры (сферолиты, дендриты, веерные и др.) можно наблюдать только в поляризованном свете за счет их способности к анизотропии (двулучепреломлению), в связи с чем эти структуры получили название «анизоморфоны» [29].
?Метод клиновидной дегидратации, суть которого состоит в том, что в процессе свободного испарения воды в капле БЖ происходит перераспределение растворенных веществ в строгом соответствии с их осмотической активностью, гидрофильностью, молекулярным весом, агрегатным состоянием и другими физико-химическими свойствами. Для этого капля биологической жидкости (0,01–0,02 мл) помещается на горизонтальную прозрачную подложку, например, предметное стекло и высушивается при температуре 20–25 °С, относительной влажности 65–70% и минимальной подвижности окружающего воздуха. При полной дегидратации капли получают высушенную пленку – фацию, которую исследуют под микроскопом с разной степенью увеличения, оценивая качественные и количественные характеристики построения ее структур. Фацию биожидкости, полученную методом клиновидной дегидратации, условно можно разделить на несколько концентрически расположенных зон. Внутри каждой из них сохраняется однотипность структурных элементов, может наблюдаться свой рисунок и порядок расположения структур. В фации ротовой жидкости принято выделять следующие зоны: центральную (солевую), периферическую (белковую) [29].
В настоящее время к приоритетным направлениям науки относят разработку и внедрение в практическую медицину неинвазивных методов исследования. С этой точки зрения интерес представляет исследование кристаллической структуры биологических жидкостей, забор которых не связан с инвазивными манипуляциями, таких как носовой секрет, ротовая жидкость (РЖ), слюна, десневая жидкость, раневое отделяемое, отделяемое лакун миндалин и т.д. для диагностики и прогнозирования развития патологии челюстно-лицевой области в целом и полости рта в частности.
Существует достаточно большое число различных принципов описания образующихся при дегидратации РЖ микроструктур. В фокус интересов исследователей попали морфологические элементы всех трех зон фации, их количественное соотношение между собой в норме и при изменениях, возникающих в результате патологических процессов, изменение структуры кристаллов и появление атипичных форм «анизоморфонов» [7].
В ряде работ исследователи описывают отдельные патологические изменения, которые появляются в тех или иных зонах фаций РЖ при различных патологических состояниях. При этом оценке может подвергаться вид кристаллов, форма, характер ветвления, отдельные характеристики кристаллов – длина, ширина, угол ветвления, число микроотростков, наличие и форма трещин в краевой зоне, степень пигментации центральной зоны фации и т.д. [20, 25, 26, 30]. Наиболее часто исследуют такие параметры фации ротовой жидкости, как степень восстановления структуры кристаллов и прозрачность краевой зоны [28], размеры и гомогенность белковых депозитов, структуру границы между наружной и внутренней зонами, толщину и интенсивность кристаллообразования [13, 22]; появление структурных элементов в бесструктурной в норме периферической зоне [7, 9].
Еще в 1977 году П.А. Леусом были выделены три типа микрокристаллизации (МКС) ротовой жидкости в зависимости от формы кристаллических структур, их ориентации и плотности кристаллического рисунка центральной зоны фации. Первый тип МКС характеризуется наличием удлиненных, призматической формы кристаллических структур, чаще с радиальной ориентацией. Второй тип выглядит как изометрически расположенные кристаллы, без четкой ориентации. Третий тип – разрозненные мелкие единичные, неориентированные кристаллы [10, 11].
Изучение оценки результатов микрокристаллизации смешанной слюны как прогностического теста развития кариеса у взрослых проводилось О.Ю. Пузиковой (1999), внесены дополнения в оценку результатов МКС и разработана оценочная шкала, подразделяющая типы микрокристаллизации на подтипы, начиная со II типа МКС [18, 19].
И.О. Походенько-Чудаковой, Ю.М. Казаковой, Н.Д. Походенько (2009) для оценки эффективности проведенного лечебного мероприятия при инфекционно-воспалительном заболевании челюстно-лицевой области предложен количественный показатель кристаллической структуры ротовой жидкости – показатель микрокристаллизации (ПМ). Изменение показателя на 0,25 в сторону увеличения или отсутствие его динамики трактуется как необходимость экстренной коррекции комплексных лечебных мероприятий. Изменение данных микрокристаллизации на 0,25 в сторону снижения указывает на достоверную положительную динамику заболевания [6]. Данный показатель продемонстрировал информативность для диагностики и лечения целого ряда заболеваний челюстно-лицевой области, в частности одонтогенного абсцесса и флегмоны челюстно-лицевой области [6, 14], периимплантита при дентальной имплантации [15], остром и хроническом одонтогенном синусите [16], хроническом фарингите, обусловленном гастроэзофагеальным рефлюксом [31, 32].
Известен ряд публикаций, в которых авторы успешно используют исследование кристаллической структуры ротовой жидкости для оценки эффективности лекарственных средств и других медикаментов, используемых для подготовки к операциям в полости рта и прогнозирования развития воспалительных осложнений в послеоперационном периоде [5].
Согласно сообщению А.П. Игнатовича, И.О. Походенько-Чудаковой (2014), ПМ продемонстрировал высокую информативность как прогностический тест определения вероятности развития воспалительных осложнений после выполнения плановых оперативных вмешательств в полости рта, что позволяет своевременно и методически верно организовать мероприятия, направленные на их профилактику. Кристаллическая структура РЖ была исследована у 158 человек, которым проводили следующие виды оперативных вмешательств: удаление зуба, сложное удаление зуба, резекцию верхушки корня, цистэктомию. По результатам исследования совпадение, данных показателя микрокристаллизации с данными клинического развития ситуации составило 92–96% [17].
По сведениям М.Г. Белого, Т.Л. Шевела (2015), ПМ ротовой жидкости продемонстрировал высокую информативность в роли дополнительного неинвазивного теста для оценки степени развития и динамики воспалительных процессов челюстно-лицевой области, протекающих у ВИЧ-инфицированных пациентов [1].
По мнению ряда авторов, изменения кристаллических структур БЖ могут иметь значение для уточнения диагноза, дифференциальной диагностики различных степеней тяжести воспалительного процесса в периодонте, оценке непосредственных и отдаленных результатов лечения. Т.М. Еловиковой и соавт. (2019) выявлена четкая корреляция кристаллографических параметров структурообразования в смешанной слюне с проявлениями периодонтита. Значительное количество атипичных кристаллических форм служит, по ее мнению, критерием дезадаптации и надежным маркером патологических состояний [3, 4]. Согласно результатам исследования Н.В. Булкиной и соавт. (2013), развитие воспалительно-деструктивного процесса в тканях периодонта сопровождалось специфическими изменениями характера кристаллических структур в фациях РЖ, появлением различных «маркеров» в бесструктурной в норме периферической зоне [9].
В работе С.Н. Разумовой детально описаны патологический тип фаций и «маркеры патологии» в краевой зоне, появление которых не характерно для нормы и соответствует клинической картине при таких стоматологических заболеваниях, как кариес, гингивит [20].
Л.А. Авакяном (2011) описаны качественные изменения структуры, которые появляются в фации ротовой жидкости при различных формах гингивита [25].
В.В. Шабалин и соавт. (2012) выявлена диагностическая значимость оценки временных параметров образования структур фации носового секрета для повышения эффективности диагностики хронического риносинусита [24].
С.Н. Шатохина, В.И. Самбулов (2016) исследовали морфологию структур БЖ (ротовой жидкости, отделяемого из операционной раны) при заболеваниях по профилю оториноларингологии. Была показана возможность получения принципиально новых четких критериев диагностики и прогнозирования течения ряда патологических состояний, таких как осложненное течение раневого послеоперационного процесса, холестеатома среднего уха у детей, хронический тонзиллит [30].
Д.А. Доменюк и соавт. (2016) определена информативность исследования кристаллических структур ротовой жидкости у детей (подростков) для определения интенсивности морфофункциональных нарушений при патологии окклюзии. Отмечена корреляционная зависимость между изменением количественных и качественных параметров строения фаций ротовой жидкости степенью выраженности нарушения прикуса [8].
И.В. Анисимовой и соавт. (2018) рекомендовано использовать кристаллографический метод исследования РЖ как вспомогательный в оценке динамики и эффективности лечения пациентов с красным плоским лишаем. Динамика показателей кристаллографии показала восстановление структуры кристаллов и прозрачности краевой зоны в процессе лечения [7, 28].
О.С. Донской (2017) установлена информативность кристаллографического метода исследования РЖ и возможность его применения для определения риска развития и прогнозирования течения биоминералопатий у стоматологических пациентов. Выявлены качественные характеристики фаций РЖ, патогномоничные для слюннокаменной, желчекаменной и мочекаменной болезней [2, 7].
Е.А. Тё, О.А. Чащина (2015) использовали микрокристаллизацию ротовой жидкости как индикатор минерализующего потенциала слюны. Выявили, что изучение кристаллической структуры РЖ, в зависимости от использующихся средств гигиены, позволит оценить их профилактическую эффективность [27].
Г.И. Скрипкина, А.Н. Питаева (2011) исследовали показатель микрокристаллизации слюны у клинически однородных возрастных групп кариесрезистентных детей 12–15 лет. Учеными установлено, что присутствие в клинически однородной группе кариесрезистентных лиц различных типов микрокристаллизации ротовой жидкости говорит о нестабильности зубочелюстного аппарата и всего организма ребенка в целом. Тип МКС определяется не только такими параметрами ротовой жидкости, как произведение растворимости, общий кальций, кальций осадка ротовой жидкости, рН осадка ротовой жидкости, но и зависит от общего состояния организма ребенка, особенно в период его взросления [23].
Согласно результатам исследований Н.И. Гергель и соавт. (2013), кристаллоскопическая картина РЖ наряду с рентгенологическими признаками восстановления структуры костной ткани и периодонтальной щели является одним из диагностических критериев выздоровления и диспансерного наблюдения при хроническом апикальном периодонтите [13].
При исследовании инфекционно-воспалительной патологии челюстно-лицевой области заслуживает внимания оценка через призму кристаллической структуры РЖ адаптационных возможностей организма человека. По данным М.В. Постновой (2011), морфологическая картина фаций этой БЖ устойчиво коррелирует с уровнем общей неспецифической реактивности организма. Наиболее информативным при исследовании функционального состояния человека является анализ качественных характеристик периферической зоны фации (размеры и гомогенные белковые депозиты, структура границы между наружной и внутренней зонами) и их количественных эквивалентов (толщина и интенсивность кристаллообразования) [7, 22].
Заключение
Таким образом, определение и оценка кристаллической структуры БЖ, получаемых неинвазивно, с целью диагностики и прогнозирования заболеваний данной локализации перспективно, актуально, информативно и дает большие возможности для развития медико-биологических знаний и достаточно высокий потенциал разработки медико-профилактических мероприятий в различных областях медицины.
Однако основная часть полученных данных остается на уровне описания отдельных феноменов без выявления их ассоциативных связей с теми или иными патологическими отклонениями. Анализ выполненных работ свидетельствует о несопоставимости результатов, на основании использовавшихся методов получения кристаллических структур, данные противоречивы, что вызывает необходимость проведения новых методических исследований данного вопроса и изучения возможности более широкого внедрения в практическое здравоохранение.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Белый М.Г., Шевела Т.Л. Новые исследования молодых ученых 2015: Сб. науч. работ под ред. А.В. Сикорского, О.К. Кулаги. – Минск, 2015. – C.3–7.
2. Донская О.С. Прогностическое значение особенностей ротовой жидкости стоматологических пациентов с биоменералопатиями: Автореф. дис. … канд. мед. наук. – СПб, 2017. – 20 с.
3. Еловикова Т.М. Медицина, фармация и общественное здоровье: Сб. статей II Евразийского конгресса с междунар. уч., посвящ. 85-летию Уральского медицинского университета. – 2015. – С.38–40.
4. Еловикова Т.М., Молвинских В.С., Липатов Г.Я., Кощеев А.С. Актуальные вопросы стоматологии: Сб. III Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием / Под ред. Л.М. Железнова – Киров, 2019. – С.93–96.
5. Игнатович А.П., Походенько-Чудакова И.О. Интегративная медицина в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии: Сб. тр. науч.-практ. конф. с междунар. участием «Паринские чтения 2014» / Под общ. ред. И.О. Походенько-Чудаковой; редкол. Д.С. Аветиков и др. – Минск, 2014. – C.420–422.
6. Казакова Ю.М. // Вятский медицинский вестник. – 2021. – №3(71). – С.111–117.
7. Казакова Ю.М., Походенько-Чудакова И.О. // Актуальные вопросы стоматологии: Сб. III Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием / Под ред. Л.М. Железнова. – Киров, 2019. – С.97–103.
8. Качественная и количественная оценка кристаллографии ротовой жидкости в норме и при зубочелюстной патологии / Д.А. Доменюк [и др.] // Кубанский научный медицинский вестник. – 2016. – №5 (160). – С.38–47.
9. Количественная характеристика кристаллографической картины ротовой жидкости в норме и при воспалительных заболеваниях пародонта / Н.В. Булкина [и др.] // Вестник новых медицинских технологий [Электронный журнал]. – 2013. – №1.
10. Леус П.А. Клинико-экспериментальное исследование патогенеза, патогенетической консервативной терапии и профилактики кариеса зубов: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. – М., 1977. – 30 с.
11. Леус П.А., Мирная Е.А., Захарова И.А., Хотайт А.Ч. // Институт Стоматологии. – 2013. – №3. – С.82–85.
12. Мартусевич А.К., Камакин Н.Ф. // Клиническая лабораторная диагностика. – 2007. – №6. – С.21–24.
13. Показатели ротовой жидкости и электроодонтометрия в оценке эффективности лечения хронического периодонтита / Н.И. Гергель [и др.] // Медицинский альманах. – 2013. – №1(25). – С.201–204.
14. Походенько-Чудакова И.О., Кабанова А.А. // Военная медицина. – 2011. – №3. – С.66–69.
15. Походенько-Чудакова И.О., Карсюк Ю.В. // Вятский медицинский вестник. – 2018. – №1. – С.76–82.
16. Походенько-Чудакова И.О., Сурин А.В. // Новости хирургии. – 2013. – Т.21, №3. – С.79–83.
17. Походенько-Чудакова И.О., Игнатович А.П. // Стоматолог. – 2013. – №3 (10). – С.94–95.
18. Пузикова О.Ю. Прогнозирование развития кариеса зубов с учетом интегрированных показателей и математического моделирования: Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Омск, 1999. – 20 с.
19. Пузикова О.Ю., Леонтьев В.К., Сунцов В.Г. О комплексном изучении состава слюны. – Пермь, 1972. – 114 с.
20. Разумова, С.Н. Диагностические и прогностические критерии стоматологической патологии по морфологической картине ротовой жидкости у пациентов различных возрастных групп: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. – М., 2007. – 46 с.
21. Рапис Е.Г. // Вестник офтальмологии. – 1976. – №4. – С.62–67.
22. Ротовая жидкость как объект оценки функцио-нального состояния организма человека / Постнова М.В. [и др.] // Вестн. Волгогр. гос. ун-та. – 2011. – №1 (18). – С.246–253.
23. Скрипкина Г.И., Питаева А.Н. // Институт стоматологии. – 2011. – №1. – С.118–120.
24. Способ диагностики острого и хронического риносинусита: пат. РФ № 2465594 / В.В. Шабалин, Г.П. Захарова, Ю.К. Янов. – Опубл. 27.10.2012.
25. Структурные особенности кристаллической решетки нативной ротовой жидкости в норме и при гингивитах. / Л.А. Авакян [и др.] // Вестник стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. – 2011. – Т.8, вып. 1. – С.5–9.
26. Супильников А.А. Комплексная клинико-лабораторная оценка патогенетических механизмов течения послеоперационного раневого процесса: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. – М., 2018. – 43 с.
27. Тё Е.А., Чащина О.А. // Институт стоматологии. – 2015. – №3. – С.82–84.
28. Характеристика данных анкетирования микрокристаллизации и лабораторных показателей ротовой жидкости у пациентов с красным плоским лишаем. / И.В. Анисимова [и др.]. // Проблемы стоматологии. – 2018. – Т.14, №1. – С.5–10.
29. Шабалин В. Н., Шатохина С. Н. Морфология биологических жидкостей человека. – М., 2001. – 303 с.
30. Шатохина С.Н., Самбулов В.И. // Альманах клинической медицины. – 2016. – №44(7). – С.857–865.
31. Яровой И.Ю. // Медицинский журнал. – 2017. – №3. – С.145–147.
32. Яровой И.Ю., Буцель А.И. // Стоматолог. – 2016. – №3. – С.31–34.
33. Bolen H.L. // J. Lab and Clin. Med. – 1942. – Vol.27. – P.1522–1536.
34. Goldberger E.A. // New York State. J. Medicine. – 1939. – N1. – P.367–369.
35. Shimizu T., Kubota T., Iwasaki M., Morozumi T. // Open Journal of Stomatology. – 2016. – Vol.6, N2. – P.64–72.
Медицинские новости. – 2023. – №2. – С. 21-24.
Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав