Оценка и прогнозирование влияние гипоксии на энергетические процессы мозга с применением математических моделей.

• Автор: Мошкова, Альбина Николаевна
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 272 с. : 2 ил.

Оглавление
Введение
Общая характеристика
Актуальность темы и востребовательность результатов
Цель и задачи исследования >
Научная новизна
Достоверность полученных результатов
Теоретическая и практическая значимость
Методология исследования
Положения, выносимые на защиту
Публикации
Глава 1 Характеристика энергетического метаболизма мозга
при нарушении кислородного режима
1.1 Митохондриальная система - основной путь организации энергоаккумулирующего процесса в ткани мозга
1.2 Формирование адаптивного состояния организма под влиянием гипоксического прекондиционирования 27 .
Г лава 2 Моделирование биологических явлений и роль
математических методов в прогнозировании состояния биологических систем
2.1 Моделирование - один из методов научного познания
2.2. Математическое моделирование в биологии
2.3 Функциональная зависимость - средство математического моделирования
Глава 3 Материалы и методы исследования
3.1 Постановка эксперимента
3.2 Методы исследования
3.2.1 Выделение митохондриальной фракции головного мозга
3.2.2 Определение активности окислительно-восстановительных ферментов митохондриальной дыхательной цепи
3.2.3 Определение активности креатинкиназы в общей митохондриальной фракции
3.2.4 Определение концентрации адеиновых нуклеотидов
3.2.5 Определение фосфорилирующей активности митохондрий мозга полярографическим методом
3.2.6 Методы статистической обработки экспериментальных результатов
3.3 Выбор математических методов для исследования зависимости между экспериментальными данными

3.3.1. Классы задач, используемые для изучения зависимости между количественными показателями, характеризующими работу системы
3.3.2 Подбор кривой
3.3.3 Расчет параметров аппроксимирующих функций
3.3.4 Оценка значимости регрессионной модели
Глава 4 Результаты исследования
4.1 Прогнозирование энергетической активности мозга животных в
условиях гипоксии методами математического моделирования
4.1.1 Оценка и прогнозирование функционального состояния ферментных комплексов дыхательной цепи в условиях нарушения кислородного режима
4.1.2 Содержание аденозинтрифосфата в зависимости от активности окислитено-восстановительных ферментов
ДЦ при недостатке кислорода
4.1.3 Активность митохондриальной креатинкиназы и концентрация АТФ в ткани мозга при ишемии разной продолжительности
4.1.4. Зависимость концентрации АТФ в ткани мозга от скорости фосфорилирования ADP под влиянием гипоксического воздействия
4.1.5 Резюме по разделу 4.
4.2 Прогнозирование пределов устойчивости организма к гипоксии
по уровню адениновых нуклеотидов методами математического
моделирования
4.2.1 Исходные характеристики содержания АТФ, АМФ и их отношений (АТР/АМР) в условиях острого кислородного голодания
4.2.2 Прогнозирование эффективных режимов гипоксического прекондиционирования по концентрации адениновых нуклеотидов
4.2.3 Резюме по разделу 4.
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика
Работа посвящена исследованию энергетических процессов в мозге животных при нарушении кислородного режима методами математического анализа. Подобные исследования могут быть использованы для разработки способов прогнозирования энергетического состояния мозга в экстремальных условиях жизнедеятельности организма и адаптации к дефициту кислорода.
Актуальность темы и востребовательность результатов
Гипоксия и ишемия оказывают существенное повреждающее воздействие на состояние мозга, поэтому защита от гипоксии и ее последствий приобретает социальную значимость. Повышение устойчивости мозга к повреждающим факторам является крайне актуальной задачей и привлекает специалистов различных профилей клинической и экспериментальной биологии и медицины. (Цветкова, 2005; Vlasov, 2005).
Одним из наиболее эффективных немедикаментозных способов, направленных на мобилизацию защитных механизмов мозга, является гипокси-ческое прекондиционирование. Оценка характера протективного действия гипоксического прекондиционирования на структурно-функциональные повреждения мозга имеет важное значение для определения возможного спектра применения этого вида прекондиционирования в клинической! практике (Хватова и др., 1987-2009 г., Рыбникова, 2006-2010, Самойлов, Строев, 2003-2010, Лукьянова, 2002-2010 и др.). Для разработки способов защиты от гипоксии и ее последствий требуется создание алгоритма оценки и прогнозирования энергетического состояния мозга в экстремальных условиях, а также прогнозирование эффективных режимов тренировки, формирующих устойчивую адаптацию мозга к повреждающим воздействиям дефицита кислорода. Привлечение методов математического моделирования в решении биологических задач дает возможность получать информацию о состоянии изучае-
ского аппарата новая научная дисциплина — биологическая кинетика — наиболее успешно применяется в молекулярной биологии (Романовский, 2004; Рубин, Пытьева, Ризниченко, 1987). Здесь на основе идей физической и химической кинетики строятся математические модели протекающих в клетке химических реакций и описываются многие' аспекты клеточного метаболизма, например, работа регуляторных систем. Методы биологической кинетики используются и в молекулярнойтенетики (Ратнер и др., 1985).
Дальнейшие исследования функционального состояния' организма, изучение его нейрогуморальных механизмов-регуляторных процессов адаптации. расширяют арсенал используемых методов математического моделирования. В последнее время большое внимание уделяется изучению сущности процессовфегуляции, заключающихся в. непрерывном обмене информацией, заложенной в ритмической активности мозга и сердца, с использованием аппарата нелинейной динамики (Муха, 2004; Муха, Буров, 2006; Михайлов, 2000; Бибикова, 2000). Проводится исследование возможностей методов церебральной оксиметрии (ЦО) для оценки кислородного обеспечения головного мозга при патологиях, связанных с гипоксическими состояниями, и локальными циркулярными нарушениями (Сафонова, 2006; Wolf et al 2003; Стулин и др., 2006; Sabanova et al, 2004).
Уравнения механики деформируемого твердого тела используются для описания поведения биологических тканей как сплошной среды под воздействием ударных нагрузок, в частности, последствий механического воздействия на мозг человека при черепно-мозговой травме (Агапов и др., 2002, 2006).
Используется математическое моделирование функциональной зависимостью.
Например, предлагается по модели П.В. Симонова ЭМ = /(ПТ, Ин-Ис) — автора потребностно-информационной теории эмоций проводить оценку связи между силой переживаемой эмоции и величиной ее информационной и потребностной компоненте при мысленном воспроизведении эмоции и пере-