Geum.ru

Отчет о научно-исследовательской работе Проблемной комиссии рамн по хронобиологии и хрономедицине

Вид материалаОтчет

Содержание


Классификация и функции нейроглии
Система «нейрон–нейроглия»
Биоритмы человека и нейроглия
Изменения нейроглии при старении
1.8. Исследования, проведённые доктором медицинских наук, профессором Катинасом Г.С.
Подобный материал:
1   2   3   4

1.5. Теоретические исследования, проведённые на кафедре информационных систем Московского государственного института радиотехники, электроники и информатики (технический университет) Минобрануки РФ (рук. – д.техн.н., проф. Карп В.П.).


1.5.1. Разработка и развитие методов интеллектуального анализа многопараметрических динамических объектов в хронобиологических и хрономедицинских исследованиях.

В 2011 году были продолжены разработки методов структурного анализа данных (МСАД) многопараметрических сложно организованных динамических объектов, включая хронобиологические и хрономедицинские периодические и непериодические процессы.

Начаты работы по использованию принципов синергетики для изучения комплексного влияния космофизических факторов на возникновение прогностически опасных ситуаций, провоцирующих сосудистые заболевания (обострение) у людей.

Основными задачами подобных разработок является не только получение эффективных компьютерных решений, но и обеспечение интерпретируемости результатов исследований на естественном (профессиональном) языке пользователей – биологов и медиков (фундаментальный характер исследований).

Исследования по созданию гибких компьютерных систем, ориентированных на анализ сложноорганизованных динамических объектов, рассматриваются как один из вариантов реализации интеллектуальных систем поддержки принятия решений (ИС ППР) в научных хрономедицинских исследованиях и практическом их использовании.

Базовым ядром интеллектуальных технологий является семантический подход к формулированию сути проблемы исследования и использование логико-математического аппарата ее решения, обеспечивающие эффективное использование адекватных математических методов и вычислительной техники для выполнения двух основных функций: формализация интуитивных знаний эксперта (конкретной предметной области), и выявление скрытых закономерностей материала исследования, используя принцип «машинного обучения на примерах» (объектах исследования предметной области).

Разрабатываемые методы используются для формирования новых фундаментальных и прикладных знаний в решении многих медико-биологических проблем (использование разрабатываемых методов носит прикладной характер).


1.6. Теоретические исследования, проведённые в Лаборатории биофизики и хронобиологии НИИ физики ФГОУ ВПО Южный Федеральный университет (рук. – д.б.н., проф. Загускин С.Л.).


Проведены фундаментальные исследования по разработке алгоритмов и методов хронодиагностики практических здоровых 20 людей двух возрастных групп по межпульсовым и дыхательным интервалам и анализ записей R-R интервалов ЭКГ холтеровского кардиомониторирования 120 больных 4 видами заболеваний, полученных из базы кардиологического общества США. Аспирантом Гуровым Ю.В. представлена к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук диссертация «Анализ ритма сердца средствами символической динамики».


1.7. Теоретические исследования, проведённые в лаборатории клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздравсоцразвития РФ (рук. – д.б.н., проф. Зуева М.В.).

Всего в 2011 году опубликовано – 20 научных работ, из них в отечественных рецензируемых журналах – 5, в газете «Поле зрения» (московского научного общества офтальмологов) – 1, в сборниках трудов конференций – 14 (3 – в материалах зарубежных конгрессов на английском языке). Подготовлено 2 проекта медицинских технологий (см. Приложение).

За 2011 год на конференциях, симпозиумах, съездах выполнено 13 докладов, включая три сообщения за рубежом на английском языке. Зуева М.В. являлась соавтором 10 из них: 7 – на отечественных форумах и 3-х – зарубежных.

Совместно с фирмой Стормофф (Россия) и Roland Consult (Германия) лаборатория клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова (ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздравсоцразвития России) организовала и провела в рамках РООФ2011 школу клинической физиологии зрения с международным участием, включающую две отдельные сессии (обучено 70 специалистов офтальмологических учреждений РФ):

1) семинар с международным участием по клинической физиологии зрения (4 окт. 2011г) на русском и английском языках;

2) симпозиум «Новые возможности в диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва: ЭФИ и ОКТ» (5 окт. 2011г).

По плану НИР ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» в 2011г. лаборатория клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова, совместно с отделом патологии сетчатки и зрительного нерва (руководитель отдела – директор Института, заслуженный деятель науки РФ, профессор, д.м.н. Нероев В.В.) выполняла несколько новых, переходящих и завершающихся фрагментов исследований. Из них наиболее приоритетными являлись следующие:

1. В 2011 году были начаты исследования в рамках нового договора НИР совместно с НЦ неврологии РАМН по изучению закономерностей нарушения функции зрительной системы при ретробульбарном неврите (РБН) у больных без очагов на МРТ и при ремитирующем рассеянном склерозе (РС), подтвержденном неврологическими тестами и МРТ головного мозга с целью определения новых клинико-функциональных критериев ранней диагностики и прогноза РС. С помощью современных критериев электроретинографии и ОКТ представлены объективные признаки нарушение структуры и функции сетчатки, общие и специфические для больных ремитирующим РС и РБН без очагов на МРТ. Установлено, что изменение функции нейронов колбочковой системы сетчатки, как ранний признак нейродегенеративного процесса, может наблюдаться уже в ранних стадиях РС. Выявлены следующие морфофункциональные признаки, близко характеризующие вовлечение нейронов сетчатки в патологический процесс у больных ремитирующим РС и РБН без очагов на МРТ: тенденция к уменьшению ТСНВ, макулы, фовеальной толщины и ТМО; умеренные изменения ретинальной функции, выявляемые не только на уровне слоя ганглиозных клеток (ГК), но также в наружном (фоторецепторы) и внутреннем ядерном (биполярные клетки) слоях сетчатки; умеренное угнетение паттерн ЭРГ отражающее характерное нарушение функции ГК и их аксонов. Морфофункциональные признаки, отличающие нарушение функции и структуры нейральной сетчатки у больных РС и РБН, состоят в следующем: в группе РС снижение амплитуды компонента N95 ПЭРГ коррелирует с толщиной слоя нервных волокон и толщиной макулы; в группе РБН снижение амплитуды компонента Р50 ПЭРГ коррелирует с фовеальной толщиной и ТМО; у больных РС имеется высокая корреляционная связь между амплитудой фотопической РЭРГ на все частоты и толщиной макулы, что свидетельствует об изменении функции фоторецепторов и биполярных клеток уже на начальной стадии РС.


2. В 2011 году завершен фрагмент исследования с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ), флуоресцеиновой ангиографии (ФАГ), электроретинографии и электроокулографии морфологических и функциональных признаков нарушения структуры и функции сетчатки и пигментного эпителия (РПЭ), характеризующие центральную серозную хориоретинопатию (ЦСХ), развивающуюся на фоне длительной системной стероидной терапии. На ОКТ определялась плоская отслойка нейроэпителия, кистозные изменения в макуле, на ФАГ – распространённые грубые повреждения РПЭ в области заднего полюса, вблизи ДЗН и за пределами височных аркад; отмечалась характерная картина «хвоста кометы» или «гравитационного потока». Установлено резкое удлинение латентности палочковой ЭРГ и значительное снижение амплитуды палочковой, максимальной и колбочковой ЭРГ, ОП и ритмической ЭРГ. У больных ЦСХ на фоне длительной системной стероидной терапии впервые описаны нарушения ЭОГ, обнаружено значительное и статистически значимое угнетение светового подъема постоянного потенциала и снижение коэффициента Ардена, резко отличающие эту тяжелую форму ЦСХ от хронической формы – диффузной ретинальной эпителиопатии.

Выполнение диссертаций: защищенных в 2011 году диссертаций не имеется. В настоящее время проф. д.б.н. Зуева М.И является научным руководителем 3-х кандидатских диссертаций (в процессе выполнения).


В 2011 году д.б.н., проф. Зуева М.В. прочитала лекцию на тему «Нейроглия и нелинейность физиологических процессов» на учебно-образовательной конференции «Ритмическая целостность организма человека». Материалы лекций (краткий конспект с иллюстрациями) опубликованы в сборнике конференции.

Классификация и функции нейроглии: Клетки нейроглии в десять раз многочисленнее, чем нейроны, и занимают около половины объема мозга, заполняя пространство между нейронами и капиллярами. Выделяют макроглию (производное глиобластов), включающую астроциты, олигодендроциты, Шванновские клетки, радиальную глию (клетки Мюллера (МК) в сетчатке и клетки Бергмана в мозжечке), эпендиму, и микроглию (производное мезодермы). Основные функции нейроглии состоят в создании гематоэнцефалического барьера, защите нейронов, регуляции поступления веществ в ЦНС и их выведения в кровь, передаче нервных импульсов. Нейроглия контролирует микросреду нейронов, секретирует нейротрофические факторы, обеспечивает реактивные свойства нервной ткани, образование рубцов после травмы, участвует в реакциях воспаления, в образовании опухолей.

Система «нейрон–нейроглия»: В связи с комплементарностью биохимических свойств глии и нейронов единое метаболическое сообщество «нейрон–нейроглия» функционирует как саморегулирующаяся система с обратной связью. Эта единая функционально-метаболическая система отличается цикличностью работы, адаптивностью реакций, способностью переключения определённых обменных процессов преимущественно в нейроны или в нейроглию в зависимости от характера и интенсивности физиологических и патологических воздействий на ЦНС. В силу особенностей метаболизма, глиальные клетки не воспроизводят навязанный ритм, но обладают внутренне присущей им спонтанной ритмической активностью.

В патологических условиях они подвергаются значительным морфологическим, клеточным и молекулярным изменениям.


Многочисленные обратные связи, управляющие этим метаболическим симбиозом, служат инструментом нейроглии в модуляции специфической активности нейронов.

Изменения глио-нейрональных взаимодействий могут служить признаком десинхроноза.

Биоритмы человека и нейроглия: Организм человека представляет собой сложную саморегулируемую, иерархически организованную систему осцилляторов, благодаря взаимному сопряжению которых поддерживается согласованность различных процессов во времени, характерная для здорового организма. Согласно

теории колебаний, любая петля обратной связи представляет собой потенциальный осциллятор. Такими осцилляторами в биологических системах являются, например, автоколебательные процессы в метаболизме различных веществ, процессы гомеостаза на уровне клетки. Разнообразные петли обратных связей между метаболизмом нейроглии и нейронов позволяют рассматривать их как типичные осцилляторные системы.


Нейроглия мозга и сетчатки принимает участие в синхронизации ритмов нейрональной активности. Примером ритмической активности МК являются кальциевые волны и волны АТФ – инструменты внутри- и межклеточных сообщений нейроглии. Десинхроноз при старении и некоторых заболеваниях (болезнь Альцгеймера), сопровождается глиальным перерождением нервной ткани. Альтерации глио-нейрональных взаимодействий в сетчатке являются ярким признаком ее реакции на стрессорные, повреждающие или терапевтические факторы среды. Опасность передозировки лечебного воздействия факторов физической природы предопределяется реакцией МК, контролирование которой необходимо для определения дозы терапии.

Изменения нейроглии при старении

Характеристики параметров биологических ритмов модифицируются с возрастом. Для старения характерно ослабление процессов торможения, замедление ритмов ЭЭГ, появление в фазу бодрствования медленных ритмов, снижение способности к синхронизации ритмов ЭЭГ внешними ритмическими воздействиями, снижение чувствительности к нервным влияниям и повышение чувствительности к гуморальным влияниям. С возрастом происходит общее снижение лабильности организма, которое характеризует повышение порогов восприятия факторов внешней среды, замедление реакции тканей на действие гормонов и других биологически активных веществ, снижение способности всех структур и систем к воспроизведению навязанного ритма. Некоторые эти изменения связаны с альтерациями нейроглии. При старения снижается количество специфически функционирующих клеток и увеличивается количество неспецифических элементов (глиальной и соединительной ткани).

Нейроглия при дегенеративно-пролиферативных заболеваниях сетчатки и мозга: Повреждение и заболевания мозга и сетчатки всегда сопровождаются альтерацией нейроглии и изменением глио-нейрональных взаимодействий. Нарушения метаболизма и функции нейроглии являются одним из звеньев патогенеза заболеваний сетчатки (диабетической ретинопатии, возрастной макулярной дегенерации, пигментном ретините и др.), болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и других заболеваний нервной ткани. Гипертрофия нейроглии характерна для ранних стадий заболеваний различной природы. Реактивный глиоз, сопряженный с гиперплазией (пролиферацией) нейроглии в развитых стадиях, усугубляет течение патологического процесса. Неврологические заболевания, связанные со значительной потерей глии, считаются неизлечимыми. В клинической электрофизиологии зрения функциональными критериями, способными оценить степень вовлечения нейроглии в патологический процесс и характер реактивного глиоза, являются т.н. глиальные индексы, рассчитываемые по электроретинограмме (ЭРГ) на высокую и низкую частоту следования вспышек (Кг). Если гипертрофия МК ассоциируется с резким возрастанием глиальных индексов, то гиперплазия мюллеровской глии сочетается с редукцией Кг.


Нелинейная динамика физиологических процессов: Организм человека является сложной, открытой, нелинейной, диссипативной динамической системой. Множество сложных анатомических структур живых систем проявляют фрактало-подобную геометрию, то есть обладают свойством самоподобия. Если фрактальность описывает крайнюю иррегулярность или изрезанность геометрической формы, то для описания объектов, изменяющихся во времени (динамических систем, физиологических процессов) используют понятие динамического хаоса. Хаотические системы чувствительны к очень малым воздействиям, и невозможно предсказать, какие вариации возникнут в данное время в данном месте, ошибки и неопределённость нарастают экспоненциально. Сложные физиологические процессы нелинейно флуктуируют на множестве масштабов времени. Установлено, что физиологические процессы в здоровом организме проявляют хаотическую динамику, а высоко периодичная, строго ритмическая динамика функций свойственна патологии. Болезнь вызывает потерю нелинейной сложности, например, сердцебиений, волн ЭЭГ и других физиологических процессов. Показана фрактальная размерность суммарной ЭЭГ, включая динамику альфа-ритма, в генерации которого, как полагают, принимает участие нейроглия мозга. Активность отдельных нейронов также проявляет характеристики хаотического поведения, и только в нейронной сети каждый нейрон создает совершенный ритмический паттерн осцилляции. Полагают, что характерная для здорового мозга хаотическая активность и нестабильность нейронов необходимы, чтобы обеспечить их способность быстро переключаться между различными состояниями активности, то есть, стремительно и адекватно реагировать на внешнее воздействие.

Учитывая хаотическую динамику физиологических функций, важно подчеркнуть, что какими бы слабыми ни были воздействия, прилагаемые к живой, открытой нелинейной динамической системе, какой является организм человека, всегда существует риск вызвать мощную, непредсказуемо опасную ответную реакцию этой системы. Более того, при измененном состоянии организма (например, при стрессе, заболевании, старении, комплексном воздействии различных неучтенных факторов и т.д.) его ответ на то же воздействие может качественно измениться. Роль нейроглии в обеспечении метаболизма и функции нейронов, координации их активности и поддержании хроноструктуры организма позволяет предположить, что изменения глио-нейрональных взаимоотношений являются характерным признаком заболеваний различной природы, и при терапевтических воздействиях: локальных, ориентированных на конкретную физиологическую функцию, или общих, направленных на стимуляцию защитных сил организма, нейроглия может опосредовать лечебный эффект.


1.8. Исследования, проведённые доктором медицинских наук, профессором Катинасом Г.С.


1.8.1. Теоретические исследования:


1.8.1.1. Продолжалась работа по изучению особенностей спектров временных рядов при существенно неравноотстоящих наблюдениях. Исследование имеет прикладной характер: неравноотстояние наблюдений может вызвать в спектрах появление артефактных составляющих, обнаружение их позволит избегать ошибок при трактовке результатов анализа. Работа ведется в сотрудничестве с Челябинской медицинской академией (проф. А.В.Сорокин и М.Дементьев)


1.8.1.2. Продолжалась работа, направленная на оптимизацию времени медикаментозного лечения гипертонической болезни в рамках гранта от фирмы «Петр Телегин». Работа имеет прикладной характер, полученные к настоящему времени результаты доложены на 14 конгрессе Международного общества холтеровской и неинвазивной кардиологии. Работа ведется в сотрудничестве с Федеральным центром сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова" Росмедтехнологий (д.м.н. А.О.Конради и О.В.Мамонтов).


1.8.1.3. Проводилась работа по изучению регрессионных и корреляционных зависимостей показателей сердечно-сосудистых функций у людей с различным режимом труда и отдыха Работа имеет прикладной характер и направлена на исследование и диагностику десинхронозов. Полученные результаты опубликованы в журналах и доложены на 12 Конгрессе СОМВОЗ. Работа ведется в сотрудничестве с Челябинской Медицинской академией и Челябинской областной клинической больницей (проф. А.В. Сорокин и М. Дементьев), и Российским университетом дружбы народов (проф. С.М.Чибисов).


1.8.1.4. Проводилась работа по разработке программ для изучения временных рядов наблюдений, учитывающая их медицинскую и биологическую специфику. Создан готовый программный продукт для очистки наблюдений от случайных выбросов (программа WEEDER-v1). Программа тестирована на результатах измерений артериального давления и частоты сердечных сокращений, полученных при мониторировании нескольких десятков пациентов. Работа ведется в сотрудничестве с Санкт-Петербургской Электротехнической академией (проф. А.Н.Калиниченко, П.А.Муравьев и М.Н.Соловьев).


1.8.1.5. Продолжается рабочее сотрудничество с Халберговским центром хронобиологии, Университет Миннесоты, США (F.Halberg Chronobiology Center, University of Minnesota, USA).


1.9. Исследования, проведенные на кафедре пропедевтики внутрен­них болезней и клинических информационных технологий Белгородского государственного университета (рук. – д.м.н., профессор Ф.А. Пятакович).

Разработанные биотехнические системы игрового тренинга с использованием субсенсорных сигналов цветостимуляции формируют у пациентов навыки эффективного поведения, расширяют интерналитет личности, увеличивают качество жизни пациента. Используются для лечения психосоматических заболеваний, в стрессменеджменте, спортивной практике, при подготовке лиц опасных профессий, у больных аддиктивными состояниями (наркомания, алкоголизм, психологическое переедание), в педагогической практике для повышения эффективности обучения.

29.03.2011 г. Указом Президента РФ Ф.А. Пятаковичу присвоено почетное звание «Заслуженный работник высшей школы Российской Федерации».

Получен диплом за действующий макет «Биоуправляемый светодиодный цветостимулятор» на 7-м Международном форуме «MedSoft-2011», Москва. Экспоцентр. 18-20 мая 2011 (авторы: Ф.А. Пятакович, Т.И. Якунченко, К.Ф. Макконен).

Сделан доклад на пленарном заседании 7-го Международного форума «MedSoft-2011» на тему: «Биотехнические системы светодиодной цветостимуляции» с изложением вопросов оптимизации игровым тренингом посредством субсенсорной цветостимуляции.

28.12.2011 г. защищена диссертация Сурушкина Максима Александровича «Разработка моделей и алгоритмов диагностики и управления в компьютерной биотехнической системе мультипараметрического игрового тренинга», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 – Приборы, системы и изделия медицинского назначения (научный руководитель – д.м.н., профессор Ф.А. Пятакович).

07.12.2011 г. Подана заявка на полезную модель «Устройство для построения скаттерграммы межпульсового интервала и дыхательного столбика в качестве объектов биологической обратной связи» авторов: Ф.А. Пятакович, М.А. Сурушкин, Т.И. Якунченко, К.Ф. Макконен.


2. Научно-практические исследования в русле проблем хрономедицины и хронофармакологии.


2.1. На базе ГКБ № 60, Первого московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова, Белгородского государственного университета (рук. работ д.м.н., проф. Заславская Р.М.) за 2011г. научно-исследовательская работа в рамках проблемы хронобиологии и хрономедицины проводилась по следующим направлениям:


1. Изучение адаптогенных свойств мелатонина (мелаксена);

2. Исследование корреляционных отношений между факторами погоды и показателями гемодинамики у больных артериальной гипертонией и ишемической болезнью сердца;

3. Определение эффективности мелаксена в коррекции нарушений функций сердечно-сосудистой системы у метеочувствительных и магниточувствительных больных с разным уровнем АД и наличием ИБС с использованием СМАД, ЭХОКГ, изучением мозгового кровотока;

4. Изучение гендерных особенностей эффективности мелаксена в лечении больных артериальной гипертонией;

5. Исследование гендерных различий в эффективности терапии престариумом А в сочетании с мелаксеном у больных артериальной гипертонией при полиморбидном синдроме;

6. Профилактика нарушений сердечно-сосудистых заболеваний с помощью адаптогенов у метеочувствительных больных с артериальной гипертонией и стенокардией;

7. Современные аспекты хронотерапии и хронофармакологии больных с ИБС и АГ;

8. Адаптогены в коррекции нарушений церебральной гемодинамики при артериальной гипертонии и ишемической болезни сердца.