4 октября 2013

Алгоритмы определения спермоактивирующей и ингибирующей активностей химических соединений

Выявление среди массива тестируемых ХС тех соединений, которые действуют ингибирующим или активирующим образом на сперматозоиды, представляет интерес по крайней мере для трех типов задач:

  1. найти ХС, опасные для человека, сельскохозяйственных животных и вообще всего живого мира, где половое размножение является доминирующим; это те ХС, которые каким-либо образом нарушают функциональные возможности сперматозоидов еще в процессе сперматогенеза или жизнедеятельности уже созревших клеток;
  2. поиск веществ-стимуляторов активности сперматозоидов, весьма необходимых медицине и животноводству;
  3. поиск веществ криопротекторов, необходимых для сохранения нативных свойств спермы после ее замораживания в жидком азоте, которое применяется как важнейший технологический прием консервации спермы при искусственном осеменении человека, животных, а также для сохранения генофонда редких и вымирающих животных.

Воздействие ХС на сперматозоиды можно рассматривать как на различных этапах сперматогенеза, так и на тех этапах, когда эти клетки представлены в основной своей массе зрелыми сперматозоидами, уже находящимися за пределами организма. Наше рассмотрение будет относиться преимущественно к зрелым клеткам, обладающим подвижностью, независимо от того, на каком этапе произошло воздействие ХС.

Тест-объектом в рассматриваемой ситуации выступают изолированные спермин, находящиеся в естественно присущей им среде или в искусственных средах.

В качестве критерия жизнеспособности сперматозоидов могут быть использованы характеристики подвижности.

Известно, что клеточная подвижность является одним из наиболее интегративных показателей общего состояния клетки, включая молекулярно-биологические, биохимические и физиологические аспекты.

Применительно к сперматозоидам как переносчикам генетического материала в материнскую клетку это утверждение следует воспринимать с осторожностью: легко представить себе мутационные изменения в спермин, при которых его характеристики подвижности останутся без изменения. Тем не менее общепризнано, что подвижность — один из важнейших показателей жизнедеятельности спермиев.

Среди параметров подвижности в АСК используются:

  1. коэффициент подвижности — доля подвижных клеток в исследуемой популяции;
  2. средняя скорость (в некоторых случаях целесообразно знание минимальной и максимальной скоростей);
  3. распределение клеток в исследуемой популяции по скоростям;
  4. время сохранения подвижности на определенном уровне средней скорости (или время, за которое средняя скорость падает, например, вдвое);
  5. траекторные параметры, определяемые на практике через параметры треков — траекторных проекций на плоскость.

На практике измерение всего набора этих характеристик можно осуществить двумя методами:

  1. фотографированием подвижных клеток, наблюдаемых методами темнопольной микроскопии (клетка оставляет световой след на фотопленке) с последующей ручной или автоматизированной обработкой кадра;
  2. телевизионным, где скоростные и траекторные характеристики определяются методами, принятыми в технике измерительного телевидения.

Скоростные характеристики, помимо уже названных методов, могут быть зафиксированы по времени пересечения клетками каких-либо условных границ в поле зрения (старт и финиш) или по частоте пересечения какой-либо точкой, выбранной в поле зрения. Подобные процедуры легко автоматизируются.


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



Моделирование состояний — задача, которую для большинства случаев еще предстоит решать. Только АСК ХС обладает достаточной производительностью, чтобы установить характер и степень адекватности состояний модели in vitro и состояний in vivo в отношении большого массива ХС. Поэтому мы вынуждены ограничиться пока лишь кратким упоминанием основных способов создания моделей состояний. Первый способ состоит в том, что…

2- й пример. Пусть энергетика клетки является той системой, которую требуется представить параметрически. Набор состояний порожден в ходе морфогенетических процессов (нормальных и патологических) на основе, например, ткани печени. Самой экономной (а именно к наиболее экономному, но полному представлению всегда и следует стремиться) системой параметров будет в этом случае, вероятно, следующая: отношение активности суммарной гексокиназы к…

Рассмотрим на примерах, как можно определить систему представительных характеристик и параметров для спектра состояний и моделировать эти состояния: 1-й пример. Пусть межклеточный контакт является той биофизической системой, которую надо описать параметрически. Пусть объектами являются эпителиальные ткани лабораторных животных (или человека) во всем их разнообразии, порождаемом морфогенетическими, физиологическими и генетико-популяционными процессами. В качестве основной характеристики межклеточного…

Активность этого фермента существенно детерминируется генетически. В распределении популяции людей по активности этого фермента существуют два максимума, соответствующие низкой и высокой активности фермента; это можно рассматривать как отражение «генетически определенных состояний». Определив у ХС способность образовывать комплексы с медью, можно предсказать опасность того, что при длительном употреблении этот препарат может вызвать лекарственную волчанку у лиц…

Учет всех подобных особенностей реакций организма на ХС с определенным видом активности в зависимости от состояния, даже в форме вероятностного предсказания, имеет очень большое практическое значение. Такое предсказание может сделать гораздо более содержательными и одновременно дешевыми последующие испытания на животных, более безопасными клинические испытания и дальнейшее клиническое использование. Вместе с тем очевидно, что в общем…