Текст книги "Медицинские информационные системы: многомерный анализ медицинских и экологических данных"

Существует и другая ипостась знаковых процессов в генетическом аппарате высших биосистем, связанных с его квазиречевыми характеристиками, а также с генетической атрибутикой словообразований в естественных человеческих языках. Оказывается, развитие языков и человеческой речи подчиняется законам формальной генетики (Маковский М. М., 1992).

В общем плане открываются новые стратегические мотивы в понимании мышления и сознания через его отображения в знаковых (смысловых) рядах на разных уровнях организации живой материи – на уровне человеческой речи (высшая форма сознания) и квазиречи генетических молекул (квазисознание генома). Это хорошо соответствует идеям Хомского (Chomsky N., 1975), постулирующего универсалии, которые лежат в основе любого языка и которые объединяются в «универсальную грамматику». Такая «универсальная грамматика», по Хомскому, является врожденной, т. е. имеет генетические детерминанты.

Гипотеза артефакта первичного языка ДНК широко обсуждается начиная с пионерской работы В. И. Щербака, показавшего искусственность (привнесенность извне) коллективных симметрий генетического кода, вероятность эволюционного происхождения которых близка к нулю (Scherbak V. I., 1988).

В качестве реперных единиц теоретического анализа используются такие параметры, как нуклонные соотношения в аминокислотах и вырожденность генетического кода, но с учетом наших собственных экспериментальных результатов. Последние же заключаются в следующем (Гаряев П. П., 1993).

В каком-то смысле это наблюдение находится в хорошем соответствии с экспериментами по трансляции вербальной информации человека-оператора в геном растений через солитонные структуры электромагнитного поля ФПУ-генератора (Гаряев П. П. с соавт., 1994).

In vivo была зарегистрирована не только адекватность реакции геномов растений на смысловой заряд кодов, но и инвариантность ее по отношению к языку, что соответствует теории Хомского (Chomsky N., 1975) об универсальности всех грамматик, а также иллюстрирует нашу мысль, что «тексты» ДНК и человеческая речь близки, по крайней мере в отношении собственных фрактальных сруктур. Отсюда автоматически следует, что антропогенный электромагнитный «смог», окружающий нашу планету, опасен именно по причине высокой вероятности случайного синтеза электромагнитных аналогов «вредных» лексических структур, используемых волновым геномом обитателей Земли.

Треть однофамильцев оказались родственниками (http://www.infox.ru/science/human/2009/12/30/familii_genetica.phtml). Российские ученые нашли способ узнавать, если ли родственные корни у носителей одной фамилии. А также насколько глубоко они уходят в историю. Родню удалось узнать даже через тысячу лет.

Интерес генетиков к фамилиям не случаен: по фамилиям очень заманчиво изучать генофонды. Действительно, фамилии, за немногими исключениями, передаются от отца к сыну, так же как мужская половая Y-хромосома.

Фамилия исторически могла возникнуть в одном месте или в нескольких. В первом случае говорят о монофилетичности, во втором – о полифилетичности фамилии. Фила – это линия происхождения. Если фамилия произошла от одного корня, то все ее носители – как веточки одного дерева. Но может быть и несколько деревьев, что означает несколько центров происхождения фамилии.

Маркировка Y-хромосомы. Следующая задача для ученых – решить, что именно надо смотреть на Y-хромосоме. Можно было изучать мутации, которые состоят в замене одного нуклеотида в тех или иных изменчивых участках хромосомы.

При анализе однофамильцев ученые использовали панель из 17 маркеров – это стандартный набор, применяемый в судебной экспертизе для идентификации личности.

Подтверждение родства. Для определения степени родства ученые установили критерий. Если образцы от двух однофамильцев совпадают по всем 17 маркерам, то они находятся в близком родстве. Если совпадение по 16 маркерам – они родственники, но не столь близкие, поскольку с момента жизни их общего предка уже успела произойти одна мутация. Если образцы различаются по двум маркерам, родство еще более дальнее, а если по трем, то однофамильцы имели общего предка 700, 800 или даже 1000 лет назад.

Установлено, что лица, родившиеся в годы высокой солнечной активности, отличаются от людей, родившихся в годы относительно спокойного Солнца, более высокой устойчивостью к действию различных патогенных факторов. Этот феномен получил название гелиомагнитного или гелиогеофизического импринтинга, т. е. запечатлевания развивающимся организмом параметров той внешней электромагнитной среды, которая действовала на него в период пренатального онтогенеза и влияла (прямо или косвенно) на формирование конституциональных особенностей, в частности закономерностей специфической и неспецифической реактивности организма (Деряпа Н. Р., Трофимов А. В., 1989; Казначеев В. П. с соавт., 1985). Кроме того, феномен импринтинга зависит от конкретных геофизических условий (Семененя И. Н., 2004).

Недоношенные плоды в контексте взаимосвязи с солнечной активностью имеют тенденцию быть преждевременно выкинутыми (Казначеев В. П. с соавт., 1985). Различны риски уровня смертности среди лиц, родившихся в годы минимальной и максимальной активности Солнца (Мельников В. Н., Шорин Ю. П., 1990). Риск туберкулеза легких в 2,8 раза выше у лиц родившихся в годы максимумов солнечной активности в сравнении с минимальной активностью Солнца, и наоборот (Бородулин Б. Е., 1989). Отмечается повышенная чувствительность развивающегося организма к действию различных экзогенных факторов, что может иметь значение в генезе церебральных дисфункций (Самохвалов В. П., 1989). Существует связь сезона рождения с последующим заболеванием и смертностью от бокового амиотрофического склероза (Ajdacic-Gross V. et al., 1998).

Исследованы корреляции и статистические связи психофизиологических показателей детей, в том числе в период внутриутробного развития, с солнечной и геомагнитной активностью, а также с уровнем экологического загрязнения территории проживания (Хорсева Н. И. с соавт. 2002; 2003; 2004).

В научных источниках очень мало сведений о соотношениях и влиянии гелиогеофизических факторов на динамику пренатального развития организма и реализации импритинговых космогелиогеофизических закономерностей матери в постнатальном развитии ребенка. Выявлены некоторые закономерности на примере частоты встречаемости симптомокомплекса послеродовой энцефалопатии. Такие же закономерности могут быть открыты и в отношении прочих заболеваний у детей и их потомков, а также в генетически наследуемых показателях.

В исследованиях Хорсевой Н. И. с соавт. (2002; 2003; 2004) выявлено, что психофизиологический статус детей определяется не только уровнем местных экологических загрязняющих факторов, но и глобальной гелиогеофизической активностью. Это автору удалось показать методом индивидуально-ретроспективного анализа гелиогеофизической обстановки в период внутриутробного развития детей с симптомокомплексом послеродовой энцефалопатии, у людей с психическими заболеваниями и неврозоподобными расстройствами, у которых период 3 – 11-й недель пренатального развития определен как время наибольшей чувствительности к воздействию гелиогеофизических факторов. Обнаружено, что развитие патологии беременности, в частности угроза выкидыша, зависит от уровня солнечной активности в год рождения матери, а риск развития симптомокомплекса послеродовой энцефалопатии связан с гелиогеофизической активностью как в год рождения матери, так и в год рождения ребенка. Автор предлагает в своем исследовании вероятные механизмы воздействия естественно-природных факторов в момент пренатального развития ребенка.

Развитие широкомасштабных исследований в области актуальных проблем космической экологии человека может привести к получению новых уникальных знаний, которые займут достойное место в сокровищнице мировой философской и научной мысли, общечеловеческой культуры, дадут ключ к эффективному решению многих научно-практических задач в разных сферах жизни человека и общества (Семененя И. Н., 2004).

Глава 5
Многолетние ритмы электролитного баланса крови

5.1. Оценка адаптации и состояния электролитной системы организма

Электромагнитные эффекты на воду при гидратации повышают трансляционное движение ближайших к иону молекул воды, повышают структурную температуру воды, коэффициент самодиффузии молекул воды, понижают прочность водородных связей. Л. Д. Кисловский (1971) предположил, что влияние слабых ЭМП на биохимические процессы может осуществляться через изменения структуры воды, в которой возможно образование гексааквакомплексов кальция. Связанные с этим мгновенные изменения концентрации кальция выявляются на макробиологических уровнях.

Биотропностью обладают КЛ и низкочастотные ЭМП ионосферы. Это выражается в немедленном изменении концентрации активного калия с изменением и нарушением ионного равновесия, состояния межклеточной жидкости с вовлечением и перестройкой концентрации кальция. Быстрое восстановление равновесия обеспечивается переходом связанных ионов с мембраны клетки в межклеточное пространство с последующим увеличением проницаемости мембран и возбуждением клетки. Изменение концентрации кальция в межклеточной среде и циркулирующей крови может привести к нарушению нормальной функции сердечной мышцы (Агулова Л. П., 1984; Кисловский Л. Д., 1984а).

Выделены различные гармоники макроскопических флуктуаций водных растворов белков и других веществ (Удальцова Н. В. с соавт., 1983). Имеет место сходство периодов флуктуаций живых и неживых систем. Совпадение биоритмов с периодами гелиомагнитной активности – признак синхронизации биоритмов с параметрами внешней среды (Brown F. A., Ir., 1965; Пресман А. С., 1971; 1974; Владимирский Б. М., 1982). У здоровых людей в дни геомагнитной возмущенности содержание натрия, калия, кальция в цельной крови, эритроцитах, плазме и моче изменяется (Соболев В. А., Гулиева Г. И., 1981). На характер гидратации ионов железа, алюминия, магния, цинка, кальция, натрия, калия, хлора влияют электромагнитные поля (Классен В. И., 1982). Магнитные поля понижают гидратацию диамагнитных ионов лития, магния, кальция, а парамагнитных – железа, никеля и меди – повышают.

Сдвиги параметров физических полей могут менять функциональное состояние организмов, влияя на физико-химические свойства молекул организма посредством механизмов ядерно-магнитного резонанса, структуры и транспортных свойств клеточных мембран, активности электро– и хемоуправляемых ионных каналов, клеточных рецепторов (Rocard Y., 1964; Семеняня И. Н., 1995).

Действие низкочастотных акустических колебаний приводит к угнетению обмена микроэлементов ионов меди, железа, молибдена, магния в печени и головном мозге. Имеет место кумулятивное действие фактора (Швайко И. И. с соавт., 1984). При действии акустических колебаний частотой 100 – 1000 Гц обнаружен выход из миоцитов ионов калия с одновременным входом в них ионов натрия и хлора (Насонов Д. Н., 1962).

В условиях космических полетов, когда наряду с малой гравитацией действуют более интенсивно КЛ и факторы СА, изменяется состояние обмена кальция и вообще ионорегуляция с перестройкой механизмов гормональной и физико-химической регуляции (Григорьев А. И. с соавт., 1994).

Роль электрически заряженных частиц в организме велика: электролиты имеют большое значение в осмотическом гомеостазе, формируют биоэлектрические мембранные потенциалы, участвуют в метаболизме, переносе энергии и кислорода, функционировании органов и клеток (Малышев В. Д., 1985).

Даже незначительные вариации электролитного баланса крови в целом и отдельных его компонентов способны как корректировать ФС организма в целом, так и существенно изменять его. Приводимый ниже материал и результаты последующих глав призваны продемонстрировать эти положения на примере воздействия космогеофизических факторов в течение нескольких лет на функциональные электролитную, биохимическую, ферментную и гематологическую системы организма.

В настоящей работе исследованы электролиты крови здоровых людей в динамике. Изучен ряд биохимических параметров у доноров (20–40 лет) и курсантов Военно-медицинской академии (18–22 года) в Центральной клинико-диагностической лаборатории на основе архивных данных. Таким образом, исследована плазма крови 326 здоровых людей с 1985 по 1988 г. в среднем 8 – 15 человек ежемесячно, исключая июль – август каждого года. Регистрировались концентрации ионов: K⁺ и Na⁺ эритроцитов, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^—, P5⁺ (измерены в ммоль/л), Cu²⁺ и Fe²⁺ (в мкмоль/л) и железосодержащих (измерялись в % мкг %) насыщенных (FeНа) и ненасыщенных белков (FeНеНа). Каждый испытуемый обследовался в утренние часы. За эти же годы, в моменты исследования плазмы крови, собраны космогелиогеофизические характеристики: ГМП, К-индексы, СА, КЛ, ИП. Основным методом изучения статистических связей c КЛ, СА, ИП был метод МК, а для К-индексов – метод Крускала – Уоллиса. Вычислялись ежемесячные значения электролитов, их функционалы и критериальные функции электролитного баланса (КФЭ), а также их среднемесячные спектральные плотности.

5.2. Характеристика корреляций электролитного баланса с космогеофизическими факторами

Исследование воздействий гелиогеофизических параметров в локальных зонах земного шара представляет особый интерес в силу различных причин. ФС организма определяется не только внутренними показателями организма, но и параметрами внешней cреды, среди которых ГМП, ИП, СА и КЛ. Чтобы показать существенность системных изменений электролитного баланса крови от изучаемых воздействий, представим его краткую функциональную физиологическую характеристику.

Литературные сведения о влиянии вышеперечисленных факторов на содержание ионов в крови и тканях организма в настоящее время довольно обширны. С одной стороны, роль электрически заряженных частиц в организме велика: электролиты имеют большое значение в осмотическом гомеостазе, формируют биоэлектрические мембранные потенциалы, участвуют в метаболизме, переносе энергии и кислорода, функционировании органов и клеток (Малышев В. Д., 1985). С другой стороны, биотропностью обладают КЛ и низкочастотные ЭМП ионосферы. Это выражается в немедленном изменении концентрации активного калия с изменением и нарушением ионного равновесия, состоянии межклеточной жидкости с вовлечением и перестройкой концентрации кальция. Сдвиги параметров физических полей могут менять ФС организмов, влияя на физико-химические свойства молекул организма посредством механизмов ядерно-магнитного резонанса, структуры и транспортных свойств клеточных мембран, активности электро– и хемоуправляемых ионных каналов, клеточных рецепторов (Rocard Y., 1964; Семеняня И. Н., 1995).

Солнечные излучения содержат значительную сверхвысоко-частотную компоненту (СВЧ). СВЧ-энергия способна рассеиваться в виде тепла и поглощаться в области двойного электрического слоя поверхности клеточных мембран, где определенный отрицательный заряд клетки уравновешен положительным зарядом ионов межклеточной среды, обеспечиваемом в значительной степени ионами металлов. Это приводит к некоторым молекулярным конформациям в структуре мембраны и, значит, изменению их ФС, проявляющемуся через понижение мембранного потенциала вплоть до возникновения спонтанной импульсной активности (Григорьян Р. А., Магеррамов А. А., 1986; Исмаилов Э. Ш., 1984; 1987).

Обоснование выбора ИП и сопряженность с ними воздействующих физических факторов широко освещена в специальной литературе (Безрученко Л. И., Залялютдинов А. Р., 1979; Suzuki Y., 1979). Итак, совокупность внешних физических факторов и тесно сопряженных с ними показателями согласно литературным сведениям, содержала следующие биотропные параметры: электромагнитные воздействия широкого диапазона, ионизирующие потоки заряженных и нейтральных элементарных частиц, акустико-гравитационные составляющие, способные вызывать в электролитном балансе комплекс системных сдвигов вплоть до механизмов ядерно-магнитного и парамагнитного резонанса.

С целью изучения степени обусловленности электролитных флуктуаций с указанными наборами внешних факторов (СА, ГМП, КЛ и ИП) использованы множественные корреляции (МК). В случае исследования сопряженности электролитного баланса с утренними (6–9 часов) К-индексами ГМП применялась статистика Крускала – Уоллиса. Таким образом, применен системно-статистический подход, когда, с одной стороны, исследовались параметры электролитного баланса плазмы крови, а с другой – 4 системы внешних факторов: КЛ, СА, ГМП, ИП.

Известно, что концентрации ионов в крови изменяются в узких границах. Однако нами получено, что среднемесячные показатели концентраций ионов статистически значимо отличались для разных лет (с 1985 по 1988 г.). Интегральные отличия электролитов крови, включая железосодержащие насыщенные (FeНа) и ненасыщенные (FeHeHa) сыворотки, по годам представлены в таблице 5.1. Использована многомерная статистика Хотеллинга (BMDP User's …, 1987). Данные таблицы свидетельствуют о значимых годовых различиях электролитного баланса.

Таблица 5.1

Годовые различия электролитных параметров сыворотки крови

Концентрация каждого иона крови периодически значимо коррелировала с каждым из комплексов космогелиогеофизических факторов по методу частных корреляций (МК), о чем свидетельствуют табличный материал и иллюстрации. На этом основании можно говорить о динамической адаптации электролитного баланса крови и его корреляциях с глобальными факторами внешней среды (Лушнов М. С., 1996; Lushnov M. S., 1996a).

Построена критериальная статистическая функция для электролитного баланса (КФЭ) с соответствующим отбором ионов, дающих оптимум этой системе на основе исследования корреляционной матрицы. Критериальная функция является индивидуальной статистической оценкой исследуемой системы. Указанный метод позволил анализировать полиэкстремальность исследуемой биомедицинской системы, степень изменения, напряжения и вариации внутрисистемных корреляционных связей.

Эти статистические оценки полностью характеризуют всю исследуемую функциональную систему, по определению M. S Ridout (1988), и являются индивидуальными системными показателями. Они отражают системную организацию и указывают на различную степень закоррелированности (управляемости), гибкости ее реагирования и адаптивности. Таким образом, можно оценить место в динамике системы каждого пациента в течение многолетнего периода исследований. Данный критериальный параметр также можно включать в набор зависимых параметров при вычислениях МК в качестве самостоятельного параметра. Динамика функционала биопараметров или критериальной функции электролитного баланса (КФЭ), вычисленных на основе «внутренних» корреляций элементов биосистемы, может обнаружить определенную синхронность смещения всей системы регуляции с воздействующими факторами, переход ее на новый уровень функционирования, что указывает на возможность существенных межсистемных регуляторных сдвигов и может привести к системному дисбалансу функционального состояния организма от воздействия физических факторов ионосферы, ГМП, СА и КЛ.

Результаты исследований. Одной из причин феномена флуктуаций электролитного баланса могут быть ритмические свойства изучаемых внешних факторов. Так, получено, что сумма внутренних корреляций ионов крови (функционал и КФЭ) имела наибольшие абсолютные значения и вариации в 1987 году в период уменьшения солнечной радиации и увеличения интенсивности КЛ (рис. 5.1). В настоящем случае наблюдается ярко выраженный синхронный тренд КФЭ и ГИКЛ, что свидетельствует о существенной синергетике, проявляющейся через постепенный системно-корреляционный сдвиг электролитного баланса.

Рис. 5.1. Динамическое соотношение между КФЭ и параметрами космических излучений с 1985 по 1988 г. Cтрелки, связывающие электролитные параметры, указывают на статистически значимые множественные корреляции между ними и комплексом космических излучений: КЛ220, ГИКЛ, ВСИКЛ

Среднемесячные значения функционала электролитов с соответствующими разбиениями их на подклассы дают представление о вариантах наиболее предпочтительных корреляций ионного состава в ходе адаптации организма к изучаемым факторам. Электролитный функционал изменялся почти в противофазе с предельной частотой f₀E_S электронного слоя ионосферы (рис. 5.2). Cтрелки на рис. 5.2, связывающие отдельные пики электролитного функционала и частоты f₀E_S, указывают на существование определенной синергетики электролитного баланса, регулируемого ионосферными процессами по принципу обратной отрицательной связи. Концентрация каждого иона крови периодически значимо коррелировала с каждым из комплексов космогелиогеофизических факторов по методу частных корреляций. Таким образом, имеет место динамическая адаптация электролитного баланса крови, которая коррелирует с со всеми вышеперечисленными глобальными факторами внешней среды.

Рис. 5.2. Динамическое соотношение между функционалом электролитного баланса и критической частотой f₀E_S электронного слоя ионосферы в период исследования сыворотки крови доноров (с 1985 по 1988 г.).

Корреляционные соотношения электролитного баланса с этими факторами представлены в таблицах 5.2 и 5.3. Исследования сопряженности по методу Крускала – Уоллиса электролитного баланса с утренними (6–9 час) и полусуточными (0 – 12 час) К-индексами соответственно показало статистически значимую связь ионов кальция (1985 г.), фосфора (1986 г.) и КФЭ (1987 г.) (р < 0,05) утром и за первые полусутки ионов калия (1985 г.), натрия (1986–1987 гг.), хлора (1985 г.), КФЭ (1985 г.) (р < 0,05). Результаты показывают, что для утренних групп К-индексов соответствуюшее критическое значение величины Z-статистики критериальной функции электролитного баланса (КФЭ) должно быть равным или большим 2,81 с уровнем значимости 0,05 (BMDP User's…, 1987).

В данном случае (в 1987 г.) получены значимые отличия (Z = 2,87) для КФЭ при соответственных К-индексах, равных 2 и 3. Для полусуточных групп К-индексов результаты сравнения в 1987 г. (n = 90) показывают также достоверные отличия КФЭ соответственно при К-индексах, равных 2 и 3 (Z = 2,87). В остальных случаях аналогичных достоверных различий не получено.

Таблица 5.2

Множественные корреляции электролитных параметров крови с КЛ и СА в период с 1985 по 1988 г.

Таблица 5.3

Множественные корреляции параметров электролитного баланса с ИП и ГМП в период с 1985 по 1988 г.