THE THEORY OF GRAPHS IN IMMUNOMORPHOLOGY

Full Text

В качестве графа рассматривают геометрическую фигуру, состоящую из совокупности множества точек (вершин) и линий (ребер), соединяющих точки [4]. Теория графов применима не только в математике и информатике, но и в антропологии, географии, лингвистике, искусстве, музыке, физике, инженерном деле, химии, архитектуре, урбанистике, социальных сетях и других областях. Г рафы используют для создания представлений между элементами конечного множества, которое позволяет извлечь дополнительную информацию о структурах, имеющих подобную конфигурацию. В иммуноморфологии, при изучении наиболее представительных органов иммуногенеза - лимфатических узлов, в качестве графов можно рассматривать такие протяженные образования, как мозговые тяжи, являющиеся В-зависимыми зонами лимфатических узлов [6]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ С позиции теории графов выявить закономерности динамики морфометрических параметров мозговых тяжей лимфатических узлов при экспериментальном воздействии переменного электромагнитного поля промышленной частоты (ПЭМП ПЧ) и напряженности 16 кА/м в зависимости от продолжительности воздействия и локализации лимфатических узлов. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследованы висцеральные (брыжеечные) и соматические (паховые) лимфоузлы клинически здоровых половозрелых (6 мес.) кроликов-самцов породы шиншилла (10 интактных животных и 40 в экспериментальной группе по 10 кроликов, подвергаемых в различные сроки воздействию ПЭМП ПЧ - 50 Гц и напряженности 16 кА/м). Каждые 10 опытных животных облучали в течение 1, 7, 14 и 28 суток (по 6 часов в день). Забор материала осуществляли на следующий день после завершения эксперимента. Извлеченные лимфоузлы фиксировали в жидкости Карнуа и 10%-м водном растворе формалина, изготавливали парафиновые блоки, из которых в соответствии с общепринятыми методиками готовили серийные гистологические срезы толщиной 5-7 мкм, на уровне ворот и полюсов узлов, окрашивали гематоксилин-эозином. Особенности ветвления мозговых тяжей, которое в литературе дается только описательно [6], в норме и при облучении ПЭМП ПЧ определяли способом количественной характеристики степени ветвления структур, основанной на теории графов [1, 3, 4, 5]. Продольные оси мозговых тяжей в плоскости среза представляли в виде плоских фигур-графов, вершинами которых служили места отхождения лучей - степень вершины графа (рац. предл. № 14 от 22.02.2011, ВолгГМУ). Критерием степени сложности конструкции мозговых тяжей в соответствии с теорией графов служило процентное соотношение числа вершин с различным количеством сходящихся к ним лучей. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Характеристика морфометрических параметров, иллюстрирующих количественную оценку степени ветвления мозговых тяжей лимфатических узлов в норме и при облучении ПЭМП ПЧ различной экспозиции, представлена в табл. Как следует из приведенных данных таблицы, в брыжеечных лимфоузлах контрольных животных пре Выпуск 3 (51). 2014 47 [RtëjgfflTOJfa [Щ®СШ1Г1КЩ> Процентное соотношение (%) вершин с различным количеством лучей графов мозговых тяжей в плоскости среза лимфоузлов интактных кроликов и при облучении ПЭМП ПЧ различной длительности Степень вершины графа Брыжеечные лимфоузлы Паховые лимфоузлы время экспозиции поля время экспозиции поля контроль 7 дней 28 дней контроль 7 дней 28 дней 1 13,64 ± 0,87# 77,42 ± 1,14+ 27,78 ± 1,31 - 16,67 ± 1,56 - 2 54,55 ± 1,77 12,30 ± 0,73+ 44,44 ± 1,36 40,63 ± 1,23 50,06 ± 1,87 40,43 ± 1,27 3 22,73 ± 0,46 6,45 ± 0,80+ 22,22 ± 0,43 28,13 ± 1,27" 27,77 ± 1,01 36,17 ± 1,50 4 9,08 ± 1,24 3,83 ± 0,76+ 5,56 ± 0,65 25,00 ± 0,43 5,56 ± 0,77 23,40 ± 0,42 5 - - - 6,24 ± 0,67 - - *р < 0,05 - контроль по отношению к опытной группе 7 дней облучения ПЭМП ПЧ; #р < 0,05 - контроль по отношению к опытной группе 28 дней облучения ПЭМП ПЧ; +p < 0,05 - опытная группа 7 дней облучения ПЭМП ПЧ по отношению к группе 28 дней облучения ПЭМП ПЧ. обладают двух- и трехлучевые конструкции графов [(54,55 ± 1,77)% и (22,73 ± 0,46) % соответственно]. Незначительно количество однолучевых и четырехлучевых структур. В «критический» период облучения (после 7 суток), когда утрачивается мера упорядоченности пространственного расположения мозговых тяжей, существенное преобладание получают однолучевые структуры (77,42 ± 1,14) %. Последние нередко выглядят в виде отдельных островков овоидной или несколько вытянутой формы на фоне расширенных мозговых лимфатических синусов. После воздействия ПЭМП ПЧ в течение 28 суток (период «восстановления») степень ветвления мозговых тяжей имеет выраженную тенденцию приближения к контрольным значениям. Хотя в данный период эксперимента преобладают двух- и однолучевые композиции [(44,44 ± 1,36) и (27,78 ± 1,31) % соответственно]. Трехлучевая конструкция графов (22,22 ± 0,43) % достоверно уступает однолучевой (13,64 ± 0,87) %, р < 0,001. Динамика ветвления мозговых тяжей паховых лимфоузлов при облучении ПЭМП ПЧ сходна с таковой брыжеечных лимфоузлов (табл.), но имеет также свои особенности. У контрольных животных преобладают (так же как и в брыжеечных лимфоузлах) двух- и трехлучевые конструкции графов [(40,63 ± 1,23) и (28,13 ± 1,27) % соответственно]. Вместе с тем, в паховых лимфоузлах значительно представлены трехлучевые структуры графов, хотя их количество достоверно меньше двухлучевых (р < 0,05). Количественной особенностью графов контрольных животных паховых лимфоузлов, в отличие от брыжеечных, является наличие пятилучевых структур графов (6,24 ± 0,67) %. При экспозиции поля в течение 7 суток в паховых лимфоузлах появляется значительный процент однолучевых структур графов (16,67 ± 1,56) %, увеличивается процент двухлучевых конструкций [(40,63 ± 1,23) % в контроле и (50,06 ± 1,87) % после 7 дней эксперимента, р < 0,001]. Тенденцию к уменьшению имеют трехлучевые структуры (р > 0,05). Существенно снижается процент четырехлучевых конструкций, с (25,00 ± 0,43) % в контроле, до (5,56 ± 0,77) % после 7 дней облучения полем (р < 0,001) и отсутствуют пятилучевые конструкции графов. После 28 дней воздействия ПЭМП ПЧ наибольший процент степени вершин графов составляют двух- и трехлучевые структуры [(40,43 ± 1,27) и (36,17 ± 1,50) % соответственно], а также существенно увеличивается процент четырехлучевых структур, с (5,56 ± 0,77) % после 7 дней эксперимента, до (23,40 ± 0,42) % после 28 дней облучения (р < 0,001), хотя пятилучевые структуры практически отсутствуют. Из приведенных данных следует, что степень ветвления мозговых тяжей паховых лимфоузлов при облучении ПЭМП ПЧ проявляет более заметную реакцию, чем в брыжеечных. Более выражена динамика рассматриваемых показателей после 7 дней облучения и особенно после 28 дней облучения, когда степень вершины графов (в отличии от брыжеечных лимфоузлов) практически приближается к контрольным значениям. Для интерпретации полученных данных нами проанализированы результаты работы кафедры факультетской хирургии и кафедры анатомии человека ВолгГМУ [2], изучавших пространственную структуру печеночных лимфоузлов в условиях портально-лимфатической гипертензии, которая создавалась в лимфатическом узле сальникового отверстия (узел Клермона) у собак блокадой портального кровотока. При рассмотрении мозговых тяжей узла Клермона контрольных собак отмечалась преимущественная ориентировка продольных осей этих структур в направлении ворот лимфоузла. Спустя 2 недели после блокады портального кровотока мозговые тяжи, как протяженные структурные образования, утрачивали преимущественную ориентацию в направлении ворот. Было заметно уменьшение их «ветвистости». Значительная часть мозговых тяжей в плоскости гистологического препарата располагалась в виде отдельных островков. На основании изложенных данных можно предположить, что дезорганизующее влияние на пространственное расположение и, соответственно степень «ветвистости» мозговых тяжей при воздействии ПЭМП ПЧ связано с особенностями динамики содержимого дренажной системы лимфатическо 48 Выпуск 3 (51). 2014 го узла и, прежде всего, с лимфостазом и лимфатической гипертензией. Поскольку уменьшение степени ветвления мозговых тяжей после 7 дней эксперимента более характерно для паховых лимфоузлов (резкое уменьшение 2-, 3- и 4-лучевых структур графов и увеличение однолучевых композиций), можно предположить, что лим-фостаз и лимфогипертензия (обуславливающие пространственную дезорганизацию этих В-зависимых зон лимфоузла) более выражены при этом в лимфоузлах соматической группы. После 28 дней эксперимента цифровые данные, количественно иллюстрирующие графы мозговых тяжей, приближались к таковым в контрольной группе животных, причем более заметно в паховых лимфоузлах. Это свидетельствует о более мобильных адаптивных и восстановительных процессах в лимфоузлах соматической группы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основываясь на теории графов, как инновационном подходе в иммуноморфологии, мы получили новые научные данные, иллюстрирующие реакции лимфатических узлов на воздействие ПЭМП ПЧ. В условиях постоянно усиливающегося в настоящее время «электромагнитного смога» результаты приобретают особый смысл, позволяющий сделать вывод об имму-носупрессирующем воздействии рассматриваемого дестабилизирующего фактора антропогенной природы и о необходимости разработки мер, предотвращающих негативные последствия влияния этого фактора на биологические объекты. Подтверждением вывода служат новые данные о пространственной дезорганизации мозговых тяжей лимфоузлов, как В-зависимых зон и нарушениях лимфоциркуляции в них при облучении ПЭМП ПЧ. Получены конкретные цифровые результаты, обосновывающие сделанный вывод. В брыжеечных лимфоузлах контрольных животных преобладает двух- и трехлучевая композиция графов [(41,0 ± 1,26) и (25,1 ± 1,0) % соответственно]. В «критический» период облучения (после 7 суток) начинает преобладать одно-и двухлучевая степень ветвления мозговых тяжей [(71,1 ± 0,85) и (27,0 ± 0,37) % соответственно]. Сходную направленность имеет степень ветвления мозговых тяжей паховых лимфоузлов, однако она более выражена, чем в брыжеечных. Динамика морфометрических данных, по мере облучения ПЭМП ПЧ экспериментальных животных в направлении к исходным величинам, может свидетельствовать о мобилизации адаптационных ресурсов в условиях отсутствия протекторных механизмов. ЛИТЕРАТУРА

About the authors

A. I. Krayushkin

Email: krayushkin_ai@mail.ru

V. L. Zagrebin

L. I. Alexandrova

A. I. Perepelkin

N. G. Krayushkina

M. A. Pikalov

References

Supplementary files