11 февраля 2013

Использование всех стандартных дополнительных воздействий

Ни на одном объекте не используются, конечно, все стандартные дополнительные воздействия. Они применяются там, где это нужно и удобно. Например, гипоосмотическая среда и добавление НСl — на эритроцитах, скачок температуры — на дрожжах, сперматозоидах, тетрахимене, видимый свет — на хлорелле, сетчатке глаза, уменьшение концентрации Са2+ — на полосках миокарда, тканевых кусочках печени, митохондриях, KCN — на суспензиях гепатоцитов и т. д.

Вся совокупность проведенных с использованием дополнительных стандартных воздействий испытаний данного ХС должна существенно уточнить системную клеточную мишень его действия и механизм реализации эффекта.

Например, установлено, что вещество X оказывает некоторый угнетающий эффект на поглощение кислорода, этот эффект оказывается весьма разным по величине на разных объектах, варьируя от 0 до 30 — 40% при любых испытанных дозах. В испытательной системе в таком случае ставится дополнительный эксперимент с использованием KCN на гепатоцитах.

Оказывается, что у гепатоцитов с подавленным этим ингибитором митохондриальным окислением вещество X угнетает поглощение кислорода на 100%. Из результата этого испытания ясно, что вещество X является весьма избирательным ингибитором микросомального окисления (Лукьянова и др., 1982).

В этом случае результат является определяющим для прогноза всех интегральных видов биологической, а также фармакологической активностей вещества. Возможности дополнительных воздействий для стандартизации тест-объектов рассмотрены в соответствующей главе.

Теперь остановимся несколько подробнее на комплексном использовании нескольких дополнительных воздействий на один и тот же тест-объект, работающий в режиме биодатчика. Такой подход продемонстрируем на примере работы В. И. Сарбаша (1981).

Сущность подхода состоит в том, что один и тот же тест-объект по определенной временной программе подвергается последовательной серии дополнительных стандартных воздействий и непрерывно определяется кинетика изменения нескольких параметров.

В конкретном случае речь идет об эритроцитах, в качестве дополнительных воздействий используется дистиллированная вода (уменьшение осмотического давления среды) и сильная кислота (НСl, добавляемая два раза — первая порция меньше второй в 10 раз). Регистрируется оптическая плотность суспензии, pH среды и ее электрический импеданс.

На рисунке ниже представлена реальная циклограмма такого эксперимента и кинетические кривые всех трех параметров.


Кинетика изменений светопропускания (Т), электрического импеданса (Z)
и pH суспензии эритроцитов при действии стандартных добавок
в стандартном временном режиме (Сарбаш, 1981)

Кинетика изменений светопропускания (Т), электрического импеданса (Z) и pH суспензии эритроцитов при действии стандартных добавок в стандартном временном режиме (Сарбаш, 1981)


На этом же рисунке обозначены этапы регистрации параметров. Некоторые из этих параметров имеют достаточно ясный биофизический смысл, смысл других пока не ясен (смотрите отдельные примеры в таблице ниже; Сарбаш, 1981).

Измеряемый параметр Интерпретация параметра
Начальное светопропускание суспензии Объем клеток
Изменение светопропускания в ответ на добавку воды Механические характеристики мембран
Изменение светопропускания среды в ответ на добавку малой дозы кислоты Кислотная резистентность эритроцитов
Закисление среды после добавки малой дозы кислоты Буферные свойства клеточной мембраны
Защелачивание среды в процессе кислотного гемолиза Буферные свойства гемоглобина

Результат такого эксперимента наглядно может быть представлен в виде круговой диаграммы (смотрите рисунок ниже), которую можно использовать для классификации ХС по видам биологической активности.


Круговая диаграмма действия различных ХС
на суспензию эритроцитов (Сарбаш, 1981)


Круговая диаграмма действия различных ХС на суспензию эритроцитов (Сарбаш, 1981)

Параметры получены из кинетических кривых, представленных на рисунке выше; а — тетрациклин; б — метациклин гидрохлорид; в — окситетрациклин; г — морфоциклин; д — метандростенолон; е — металандростеалон; ж — метилтестостерон; з — феноболин.


То же при более фундаментальном подходе можно выполнить методами распознавания образов.

Кроме того, такой эксперимент дает конкретную информацию о механизме действия ХС в отношении мембраны, гемоглобина, а также прямо позволяет определить гемолитическую и антигемолитическую активность ХС.

На приведенном примере видно, как один и тот же тест-объект используется в качестве эпиморфной модели (гемолитическая и антигемолитическая активность) и как элемент классифицирующей системы, работающей в режиме логического конструктора.


«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков



Все тестируемые ХС проходят регистрацию и определение степени новизны, а также прогностическое установление типа потенциальной биологической (фармакологической) активности расчетными методами структурно-информационного анализа. На этом основании для веществ с невысокими значениями Q, L и М определяется та выборка тестов, через которую они должны пройти. В ряде случаев эта выборка определяется по формализованным правилам, в большинстве случаев…

В итоговом документе («Биологический паспорт»), который формируется по итогам классификации данного ХС в автоматизированной системе, излагаются цели испытаний, а также следующие сведения о тестированном ХС: исходная информация о ХС (структурная и брутто-формула, физико-химические характеристики, организация-производитель, исходное назначение); номер регистрации; степень подлинности (соответствие структур, чистота); результаты испытаний с использованием расчетных методов; оценка биологической активности и токсичных…

Можно представить схему, изображенную на рисунке ниже, в более сжатой конспективной форме, развернув все события вдоль оси времени. Смотрите рисунок — Генеральная конфигурация системы классификации ХС Такая линейная развертка событий представлена на рисунке ниже, а комментарий к ней содержится в таблице, которую можно рассматривать как расширенную подпись к этому рисунку. Смотрите рисунок — Последовательность основных…

Вся работа системы проводится в интерактивном режиме: специфика работы с биологическим тест-объектом такова, что весьма высока вероятность его отклонения от стандарта в процессе подготовки эксперимента, резкого изменения его состояния или даже гибели в процессе эксперимента и т. д. Возможны ситуации, когда результаты тестирования ХС по одной методике могут привести к изменению всего порядка последующих испытаний…

Карта информационной биотехнологии и технических средств (часть 6)

Блок 9. классификация ХС по ихспособности сенсибилизировать биологические объекты к действию Функциональное назначение Определить изменение чувствительности биологических объектов при действии на них ХС по отношению к стандартному физическому фактору (нагревание, световое облучение и другие факторы в зависимости от задачи). Знание таких характеристик позволяет: 1) прогнозировать результат комбинированного действия ХС и физфактора; 2) выявить действие ХС,…