Extracellular mineral grains in cardiovascular tissues, methods for their detection and diagnostics.pdf В последние десятилетия за рубежом и отчасти вчеловека. Все исследователи подчеркивают, что физиче-России проявляется устойчивый интерес к медицинскойская природа биологических эффектов низкочастотныхминералогии. Более 50 лет с помощью минералогиче-магнитных полей до сих пор не выяснена. Имеется не-ских оптическо-поляризационных методов исследуютсясколько гипотетических механизмов воздействия.такие патогенные биоминеральные объекты человече-В.Н. Бинги и Д.С. Чернавский выдвигают гипотезу сто-ского организма, как уролиты, холелиты, зубные, слюн-хастического резонанса магнитосом, закрепленных вные и прочие крупные полиминеральные образования,цитоскелете клеток головного мозга человека [3].легко извлекаемые из организма по причине отсутствияА.Л. Бучаченко с соавт. на примере спин-селективныхтесной связи с тканью. Минерализация тканей изученаферментативных реакций синтеза АТФ оценивает эф-значительно хуже.фекты микроволновых эффектов в функционирующихВ настоящее время, в соответствии с потребностямибиосистемах [4]. И.П. Сусак, с соавт. на основе моделипротезирования, детально изучен физиогенный процессобъемной вязаной структуры предлагает свой механизмминерализации костной ткани. В остальных тканях че-влияния внешнего электромагнитного поля на биологи-ловеческого организма, до последнего времени, физиче-ческие системы, заключающийся в изменении скоростейскими и электронно-микроскопическими методами ин-биохимических реакций вследствие изменения конфор-тенсивнее всего исследуется такая распространеннаямационных свойств воды в электромагнитном поле [5].патологическая минерализация, как кальциноз.В работах подчеркивается, что физическая природаС 90-х гг. ХХ в. исследуется физиогенная магнетито-биологических эффектов низкочастотных магнитныхвая минерализация в мозгу человека [1] и патогеннаяполей до сих пор не выяснена.минерализация при различных нервных и возрастныхЦелью данной работы является изучение процессовболезнях: болезнь Альцгеймера, Паркинсона и др. Изу-минерализации в ССС: в эктопических кальцинатахчаются патогенные образования, вызванные экзогеннымсердечно-сосудистой системы, в кардиоваскулярныхвоздействием на человека диетических неорганическихтканях, не имеющих заметной кальцификации, в жиро-частиц и частиц вдыхаемого воздуха: Пейеровы бляшкивых отложениях сосудов и клапанов кардиобольных.в подвздошной кишке, силикоз легких и т.д.Для этой цели необходимо выявление оптимальныхТем не менее, несмотря на развитие инновационныхметодик исследования минералогении в тканях ССС итехнологий и прецизионных методов, в сфере наук ометодов диагностики минеральных зерен.человеческом организме остается еще очень много бе-Объектами исследования являются кальцинирован-лых пятен. Одной из наименее исследованных областейные и некальцинированные ткани кардиоваскулярнойявляется минералогения в сердечно-сосудистой системесистемы: в основном клапаны и участки восходящих(ССС). За рубежом на высоком технологическом и аппа-аорт кардиобольных, а также коронарные сосуды, тка-ратном уровне выполняются многочисленные работы пони миокарда, перикарда, эпикарда. Для сравнения ис-эктопической кальцификации, по первичной минерали-следовались клапаны и участки восходящих аорт мо-зации на поверхности имплантантов и т.д., но ни в однойлодых (до 25 лет) кардиоздоровых людей, а также кар-из этих статей к тканям ССС не применяются минерало-диоткани свиней и коров. Взятые фрагменты фиксиро-гические методы исследования (иммерсионный и мине-вались в 12%-ном растворе формалина в течение 1-рографический). Обычно исследования минерального2 недель, затем высушивались на воздухе и подверга-вещества ведутся на субклеточном уровне или ограни-лись различным видам анализов. Всего было исследо-чиваются магнитометрической аппаратурой [2]. Все онивано около 500 образцов тканей кардиобольных, 20не учитывают возможности присутствия в организмефрагментов тканей молодых людей, погибших от вне-внеклеточных магнитных зерен, в том числе ферромаг-запной смерти, 5 свиных аорт и 5 аорт коров.нетиков и парамагнетиков, несмотря на то что в настоя-Для обнаружения минеральных зерен в тканях сер-щее время во всем мире особенное внимание исследова-дечно-сосудистой системы был разработан ряд мето-телей уделяется механизмам биомедицинских эффектов,дов, отраженный в табл. 1. В Роспатент поданы соот-193производимых электромагнитными полями в организмеветствующие методам заявки на изобретение.К табл. 1 необходимо пояснить, что по мере удале-зерен и их фазовый состав, прекрасно визуализирован-ния воды из клапанов и аорт коллагеновые волокнаные благодаря высокой отражательной способностистановятся полупрозрачными и видны содержащиесяоксидов и сульфидов [6].внутри ткани минералы, точнее та их часть, котораяТаким образом, было изучено более 150 аншлифов,находится недалеко от поверхности. Поэтому в рядеизготовленных из кальцинатов и некальцинированныхслучаев для наблюдения оксидов под микроскопомтканей сердечно-сосудистой системы (рис. 1, а, б).достаточно просто высушить образец. Если размер ок-В ходе исследований, кроме известных науке длясидов достаточно крупный, для вскрытия минеральныхССС минералов классов фосфатов и карбонатов, с по-зерен, достаточно просто разрезать образец тонкиммощью минераграфического метода были впервые вы-алмазным диском, без последующей полировки.явлены минералы классов оксидов и сульфидов. В тка-Следующей актуальной задачей, после обнаруже-нях сердечно-сосудистой системы оксиды пользуютсяния минеральных зерен, является их минералогиче-большим распространением, чем сульфиды.ская идентификация. Методы, с помощью которыхЗерна внеклеточных оксидов могут находиться в эк-осуществляется минеральная диагностика, отраженытопических кальцинатах, в толще коллагеновых волоконв табл. 2.тканей, а также непосредственно в жировой ткани по-Очень эффективным и простым методом изучениясреди полупрозрачных жировых клеток и между жиро-высушенных тканей показал себя минераграфическийбелковыми глобулами в атеросклеротических бляшках.метод исследования высушенного образца ткани в от-Зерна оксидов содержатся в тканях ССС вне зависимо-раженном свете, заключающийся в высушивании вы-сти от степени кальцинации. Форма зерен разнообраз-держанной в формалине ткани на воздухе при комнат-ная: блестящие гладкие шарики, октаэдры, уплощенныеной температуре в течение 1-3 дней с последующимзерна с округлыми краями, короткостолбчатые и иголь-быстрым разрезанием (желательно поперек коллагено-чатые кристаллы (рис. 1, в, г). Размер зерен от 0,2 мм ивых волокон) тонким алмазным диском. Затем, послеменее, редко встречаются зерна размером до 1 мм, блескбыстрого высушивания и полировки на плотной бумагеот полуметаллического до тусклого смолистого. Боль-или на стекле, с помощью алмазной пасты, образец сшинство зерен обладает магнитностью различной степе-полированной поверхностью (аншлиф) изучают в от-ни. Магнетитовые и маггемитовые кристаллы либо при-раженном свете поляризационного микроскопа, прилипают к стальной игле, либо отскакивают от нее в силуТ а б л и ц а 1Методы обнаружения минеральных зерен в тканях ССС человекаэтом анализируют формы выделения минеральныхсвоего однодоменного строения.Метод обнаружения минеральных зеренИспользуемые для исследования тканиВиды анализов с использованием выделенного минерального материалаИсследование высушенной тканиКальцинированные и некальцинированные ткани СССКоличественный и визуальный минералогический анализ. ФотоматериалИсследование ткани, высушенной и разре-занной тонким алмазным дискомКальцинированные и некальцинированные тканиКоличественный и визуальный минералогический анализ. ФотоматериалИсследование аншлифов, изготовленных из высушенной тканиКальцинированные и некальциниро-ванные тканиКоличественный и минерографический анализ. ФотоматериалРастворение жировой ткани с целью выяв-ления минеральных зеренЖировая тканьМатериал для иммерсионной диагностики и микрозондовых исследований. ФотоматериалОзоление тканей при 500°С с последующим фазовым определением минераловЛюбые ткани, включая жировуюМатериал для рентгенофазового, иммерсионного, термического анализа. ФотоматериалИсследование ультратонких срезов тканей, изготовленных для электронной микроскопииЛюбые ткани, включая жировую, при условии заморозки тканиПроведение электронно-дифрактометрического анализа минеральных зерен. ФотоматериалТ а б л и ц а 2Методы анализа минеральных зерен, выделенных из тканей ССС с целью фазовой идентификации минералов и их агрегатовМетод исследования минеральных зеренНедостатки методаПреимущества методаМинерографический метод исследования аншлифовНедостаточная точность методаДешевизна, доступность, визуализация взаимоотношений «ткань-минерал», возможность диагностики некоторых минераловИммерсионный метод исследования отдельных минеральных зеренНедостаточная точность методаДешевизна, доступность. Возможность диагностики кристаллических минералов по оптическим константамРентгенофазовый метод исследованияЗначительные трудности, связанные с извлечением минеральных зерен из тканей и мелким размером зерен. Неприменимость метода к плохо раскристал-лизованным минеральным фазамДиагностируются все кристаллические минеральные фазы, содержащиеся в ис-следуемом материале в количестве более 3-5%Метод электронной микродифракто-графии минеральных зерен из ульт-ратонких срезов тканейВысокая стоимость анализа и изготовления ультра-тонких срезов тканей. Ограниченность в размере ис-следуемых зерен (не более 0,2 мк)Возможность кристаллографической и фазовой диагностики наноразмерных кристалловТермический метод анализа тканей и кальцинатовВыгорание органики в широком диапазоне маскирует часть термических эффектовВозможность минеральной диагностики аморфных соединений194■ 100 щл ■д■ 200 |Ю1 ■жЮ0\е2QQ limзРис. 1. Фотографии с аншлифов, изготовленных из тканей без видимой кальцификации: а - отчетливо слоистая структура распределенияоксидов в аншлифе ткани; б - рассеянно-вкрапленное расположение сульфидов меди (халькопирита) в аншлифе ткани восходящей аорты.Оксиды металлов, расположенные вблизи поверхности и просвечивающие сквозь высушенный коллаген сердечных клапанов; в - игольчатыйрутил и сильно магнитные сферические зерна магнетита; г - оксиды Fe, Ti, Cr. Минеральные зерна из жировой ткани: д - кристалл со среднимдвупреломлением, является водным силикатом или хлоридом хрома (вскипает под электронным пучком); е - аномально высокое содержаниеоксидов в жировой ткани. Значительная часть зерен относится к сильномагнитным магнетиту и маггемиту. Два вида кварца: угловатой (ж)и округлой (з) формы, соответственно из перикарда и из аортального клапана, погруженные в иммерсионную жидкостьВ ходе выявления тканевой минерализации было2. Отмечается относительная неравномерность рас-изучено более 150 аншлифов, изготовленных из каль-пределения зерен оксидов и сульфидов в толще каль-цинатов и тканей ССС. В результате обнаружены окси-цинатов ССС.ды и сульфиды во всех исследованных клапанах.3. Распределение зерен оксидов и сульфидов под-В ходе исследований выявлены следующие особенности:чинено структурам и текстурам вмещающих кальци-1. Оксиды могут находиться в толще коллагеновыхнатов и, в некоторой степени, органогенным структу-волокон, в жире бляшек, на поверхности клапанов, да-рам, зонам деструкции тканей и может быть гнездо-же в тех случаях, когда кальцификация совершенновидным, слоистым (рис. 1, а) и беспорядочно вкрап-отсутствует или не видна.ленным (рис. 1, б).1954..Часто наблюдается приуроченность зерен окси-дов и сульфидов к зонам матричных везикул, «незрело-го» (недостаточно в той или иной степени раскристал-лизованного) апатита, т.е. к зонам активного роста кальцината.5.Встречены зерна оксидов в так называемом бел-ково-кальциевом детрите.6.Сульфиды сердечно-сосудистой системы отно-сятся к различным минералогическим видам. С уве-ренностью можно сказать, что в тканях встречаются сульфиды меди, в частности халькопирита (рис. 1, б).7.Кроме того, встречены сульфиды желтого цвета с быстро появляющейся побежалостью буроватого от-тенка либо с побежалостью ярких красных, зеленых и синих цветов. Похожие желтые сульфиды обнаружены автором в холелитах.8.На основании некоторых минерографическихсвойств, таких как рельеф, относительная отражатель-ная способность, цвет минерала, можно сделать выводо том, что не только в пределах одного кальцината, нои рядом, на расстоянии десятков микрон, могут встре-чаться как сульфиды, так и оксиды. Данное обстоя-тельство свидетельствует о неоднородности окисли-тельно-восстановительного потенциала в пределах зо-ны минералообразования. Такую неоднородность мож-но объяснить наличием микробиальных пленок [7], вовнутренней части которых образуются восстанови-тельные условия.9.Необходимо подчеркнуть, что кристаллы оксидови сульфидов являются первыми минералами, образую-щимися в процессе минерализации мягких тканей сер-дечных клапанов и стенок сосудов. Кристаллы апатитаесли и присутствуют на этом раннем этапе, то тольконаноразмерных. Этот факт представляется любопыт-ным с точки зрения патогенезиса кальцинации тканей,т.к. указывает на возможность значительного влиянияобразующихся оксидов с их активной поверхностью,на инициацию патогенного апатитового минералооб-разования.10..В образовании оксидов и сульфидов КВС нельзя исключить и значительную роль микробной металло-редукции. Существует весьма обширный список лите-ратуры о железоредуцирующих бактериях в прокарио-тах и в организме человека (например, в магнитосомах головного мозга).11.Находка оксидов и сульфидов в КВС подтвер-ждает последнюю гипотезу о миксоматозных измене-ниях в сердечных клапанах под влиянием металлопро-теиназ [8].12.Необходимо учитывать, что оксиды и сульфиды в организме человека, являясь ферромагнитными и па-рамагнитными минералами, не могут не реагировать на внешние магнитные поля различных частот, а значит возможны и негативные воздействия этих полей на организм.Микрозондовый анализ в рентгеновской лаборато-рии ОИГГМ СО РАН (г. Новосибирск) показал присут-ствие окислов Fe, Mn, Mg, Al, Si, Ti, Cr. Соотношению содержаний окислов в минеральных зернах соответст-вовали следующие минералы: ильменит, пирофанит, хромит, эсколаит, рутил, а также ряд минералов хрома (силикатов и хлоридов) [9]. Рутил и эсколаит из ССС196по данным микрозонда практически не имеют примесей. Минералы такой чистоты очень редко встречаются в при-роде. Цвет рутила - черный, не смотря на почти беспри-месный состав. Рутил, выращенный для имитации алмаза Вернейлевским методом, тоже имеет черный цвет из-за присутствия низковалентных оксидов титана.При исследовании минералогении в кардиоваскуляр-ной системе обнаружилось, что в жировой ткани челове-ка, страдающего заболеваниями сердечно-сосудистой системы, образуются различные минералы [10].В данной работе исследовались 60 образцов из жи-ровой ткани кардиоваскулярной системы больных сер-дечно-сосудистыми заболеваниями (операционный материал): из зон липидных пятен сосудов, липидных отложений атеросклеротических бляшек, жировых от-ложений внешней части восходящей аорты, при этом степень кальцификации тканей сосудов могла быть различной - от сильной до очень слабой. Примерно половина образцов, по-видимому, относилась к бурой жировой ткани. Все образцы содержали большое ко-личество липидов низкой плотности и имели гранули-рованное строение жировой ткани. Исследования ве-лись на микроскопах МИН-9 и AXIOSCOP 40 фирмы ZEISS, прозрачные минералы исследовались в иммер-сии. Во всех образцах, в большем или меньшем коли-честве, были отмечены прозрачные и непрозрачные минеральные зерна, преимущественно округлой, реже призматической или таблитчатой формы (рис. 1, д). Прозрачные зерна часто имели зеленовато-голубо-ватый цвет различных оттенков и степени прозрачно-сти. При исследовании в ОИГГиМ г. Новосибирска на Camebax Micro (качественный анализ на приставке KEVEX, по энергетическому спектру) все они имели в составе Cr, Cl, и Si. Количественному анализу препят-ствовало присутствие в минерале воды - под электрон-ным пучком зерна вскипали.Наиболее распространенными минеральными зер-нами в жировой ткани являются ферромагнитные маг-нетит и маггемит (рис. 1, е), неравномерно распреде-ленные в объеме патогенно измененных тканей. Такое распределение неорганических минеральных зерен ха-рактерно для эктопической минерализации в целом и коррелирует с участками тканей, пораженных воспале-нием, нарушенным кровообращением и недостаточным тканевым дыханием.Непрозрачные минералы из жировой ткани иссле-довались на микрозонде и относятся к тем же ранее изученным оксидам железа, хрома и титана, что и во всей сердечно-сосудистой системе кардиобольных.Пять образцов жировой ткани без пробоподготовки, во избежание заражения пробы, были проанализирова-ны на приборе ED-2000 фирмы ОXFORD. Образец, извлеченный из 12%-ного формалина и высушенный, выкладывался в кювету и анализировался в вакууме. Кроме Ca, Si, Al, S, Cl и K во всех образцах жировой ткани содержалось в весовых процентах железо в ко-личестве 1,03-2,15, медь 0,0373-0,0291, цинк 0,0567-0,1074, марганец 0,0392-0,0474. В трех образцах при-сутствовал хром в количестве 0,01-0,238, в двух при-сутствовал титан - 0,036-0,26 весовых процента.По данным масс-спектрометрического и рентгено-флуоресцентного анализов в жировой ткани накапли-вается ванадий и, в меньшей степени, кремний, барий и сера. Содержания Р и Са снижены по сравнению с дру-гими тканями КВС. Кроме V, в жировой ткани обычно присутствуют повышенные содержания Ti, Mn, Cu, Cr, Co, Ni, Fe, As, Sb. Содержания Cd варьируют в широ-ких пределах. Содержания Pb, наоборот, постоянны и стабильны. Могут присутствовать Ge, Ta, Bi.Для дальнейшего изучения минеральных зерен из жировой ткани необходима разработка методики наи-более полного растворения жировой ткани для выделе-ния минералов с целью дальнейшего исследования их микрозондовым, рентгенофазовым поляризационно-оптическим и другими методами.В ходе исследований выяснилось, что класс оксидов в ССС человеческого организма представлен еще дву-мя минералами: кварцем и опалом.Кварц и опал были идентифицированы с помощью 4 методов: иммерсионного, рентгенофазового анализа кальцинатов, тканей и озоленных при 500ºС тканей без заметной кальцификации, термического анализа каль-цинатов и микрозондового анализа.Кварц в КВС встречен в виде двух основных форм выделения. Первой выявленной формой кварца являет-ся тонкопластинчатый низкотемпературный кварц, впервые обнаруженный в значительном количестве и пространственно связанный с кальцинатом перикарда, где присутствовал в количестве не менее 10-15% от общего объема кальцината. Кварц, исследованный в иммерсионной жидкости, имел типично кварцевые по-казатели преломления: Ng = 1,553, Np = 1,544 и типич-ное двупреломление 0,009. Зерна имели вид бесцвет-ных, абсолютно прозрачных угловатых плоских чешу-ек (см. рис. 1, ж) в апатитовом кальцинате. Уплощение и распределение кварцевых чешуек в значительной степени подчинялось включающим кальцинат коллаге-новым волокнам. Микрозондовый анализ в рентгенов-ской лаборатории ОИГГМ СО РАН (г. Новосибирск) показал, что кварц почти беспримесный, немногие включения являются газовожидкими, суммарное со-держание примесей не превышает 0,2%.Второй выявленной формой кварца является кварц, имеющий изометричную или слабо уплощенную ок-руглую, окатанную форму монокристаллов, обнару-женный как внутри кальцинатов, так и в тканях без заметной кальцинации (см. рис. 1, з). Особенно часто такой кварц встречается в белково-жировых отложени-ях атеросклеротических бляшек, причем зерна могут достигать 100, 200 и даже 500 микрон в размере. Им-мерсионный анализ кварца в КВС требует кропотливой и не всегда продуктивной работы, поскольку имеется ряд трудностей в обнаружении и извлечении мине-ральных зерен.Эффективнее всего кварц обнаруживается с помо-щью рентгенофазового метода. В том случае, если зер-на кварца содержатся в количестве более 5%, его ха-рактерные пики позволяют оценить его содержание даже в кальцинатах. Интересные результаты показал рентгенофазовый анализ на образцах тканей, не несу-щих видимой кальцинации, предварительно озоленных при температуре 500ºС. Выяснилось, что на ранней стадии патогенного изменения тканей уже образуются включения кристаллического кварца. Причем содержа-ние его иногда настолько велико, что может превышать содержание других минеральных фаз, в том числе апа-тита и витлокита. Измеренные параметры элементар-ной ячейки кварца в озоленной ткани: а = 4,9116 Е; с = 5,3962 Е; объем решетки 112,7384. Параметры ре-шетки кварца из озоленной ткани с кальцинатом обыч-но несколько отличаются в сторону уменьшения пара-метра а, и объема решетки но, тем не менее, остаются в рамках обычного низкотемпературного кварца.Кроме низкотемпературного α-кварца в кальцинатах и тканях КВС обнаружен опал, представленный в основном α-кристобалитом. Присутствие α-тридимита возможно, по данным рентгенофазового анализа, но точно пока не идентифицировано. Опал впервые был обнаружен с по-мощью иммерсионного метода в массе кальцината, затем подтвержден термическим методом, микрозондовым и, в некоторых случаях, рентгенофазовым.Опал в КВС тканях имеет вид бесцветных или бледно-серых, бледно-желтых, зеленоватых округлых или овальных образований иногда до 500 микрон в диаметре, изотропный, с низким показателем прелом-ления (обычно 1,485-1,465), зерна могут слабо опалес-цировать. Отличается от апатита по значительно мень-шим показателям преломления и изотропностью. От эктопического незрелого изотропного, мутного гидро-ксилапатита этот опал отличается прозрачностью. Тер-мический анализ кальцината, содержащего опал, пока-зал, кроме эндотермического пика потери воды в диа-пазоне 80-200ºС, экзотермический пик при температу-ре около 1300ºС, характерный для перехода α-кристо-балита в β-кристобалит. Редко удается с уверенностью доказать присутствие α-кристобалита в кальцинатах с помощью рентгенофазового метода, поскольку основ-ная диагностическая линия этого минерала 4,04 Е яв-ляется довольно значительной линией и в гидроксила-патите. Поэтому данный метод применим только в об-разцах тканей, лишенных гидроксилапатита, а такие примеры нечасты в патогенно измененных тканях.Резюмируя исследования по кварцу, необходимо от-метить, что кварц отлагается в тканях и кальцинатах КВС, как правило, неравномерно, распределяясь среди колла-геновых волокон и в объеме кальцината, а в некоторых случаях расположение его подчинено органогенным структурам соединительной ткани и является слоистым.Оценивая источник неорганических зерен кремния в тканях КВС, нельзя исключить предположение, что этот источник ятрогенный, поскольку фармацевтиче-ской промышленностью в настоящее время активно применяются всевозможные кремнийсодержащие кап-сулы, осуществляющие транспортные функции для доставки лекарственных препаратов в определенное время в необходимое место.Известно, что 60% кремнезема, находящегося в крови человека, химически связано с белковыми веще-ствами, 30% связано с липидами и 10% составляют водорастворимые соединения кремния [11]. Поэтому одна из возможных причин отложения кремниевых минералов предположительно кроется в процессах рас-пада белковых и липидных составляющих тканей чело-веческого организма под влиянием внутренних пато-генных факторов и/или множественного негативного влияния окружающей среды.197Исследование 10 микродифрактограмм, снятых на просвечивающем трансмиссионном электронном мик-роскопе СМ-12 Philips с кристаллов, содержащихся в двух ультратонких срезах миокарда кардиобольных, позволило выявить следующие факты:1..Оба ультратонких среза диаметром 2 мм содер-жали значительное количество (более 20) кристалличе-ских зерен наноуровневого размера.2.9 из 10 кристаллических зерен являлись монокри-сталлами (рис. 2, в, г) и только одно зерно представля-ло собой поликристаллический агрегат (рис. 2, а, б).3..Незначительная часть монокристаллов содержит воду или гидроксил-радикал. Об этом свидетельствует аморфизация кристалла под электронным пучком.4..Большая часть этих монокристаллов была диаг-ностирована как кубический аналог гематита - магге-мит, обладающий сильными ферромагнитными свойст-вами.Железосодержащие минералы, в том числе оксиды, могут образоваться в тканях КВС в результате разло-жения железосвязывающих белков (ферритин, лакто-феррин, трансферрин, дивалентный транспортер ме-таллов), металлосвязывающих жиров и других желе-зосвязывающих соединений (мочевой кислоты, цитра-тов, аскорбатов).В литературе имеются сведения о том, что ком-плексные соединения металлов широко распростране-ны в организмах и даже оказывают большое влияние на их геохимические функции в биосфере: концентраци-онные, восстановительные, окислительные [11]. В ра-боте [12] приводятся 12 металлов, для которых к на-стоящему времени известны сравнительно стойкие комплексные соединения с клеточными веществами: Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn и Mo. Причем концентрирование из гидросферы биогенных комплек-сов таких переходных металлов, как железо и марга-нец, достигает сотен тысяч раз. В растениях многие металлоферменты участвуют в реакциях биологическо-го окисления и восстановления в соединении с разны-ми группами липидов. В нейтральных липидах расте-ний найдено высокое содержание титана и меди, а в полярных - марганца, железа и никеля. Похоже, что ткани человеческого организма не лишены подобных закономерностей.вгРис. 2. Поликристаллическое зерно (б) и его кольцевая микродифрактограммаиз ультратонкого препарата миокарда (а). Диагностирован минерал маггемит-С Fe2O3.Плоскость (230). Монокристалл гексагонального облика из ультратонкого препаратамиокарда (г) и его электронная микродифрактограмма (в)При микроэлементном исследовании тканей различ-в процессе отложения в них гидроксилапатита, либо оными методами обнаружилась интересная картина. Всесуществовании двух разнонаправленных процессов, со-использованные инструментальные количественные ипровождающих тканевую дистрофию.полуколичественные методы элементарного анализа, аПервый процесс протекает при закислении среды вименно ИНАА, ICP, РФА, спектральный, показали, чтопроцессе воспаления тканей и/или нарушении клеточ-ткани без кальцината и с малым количеством кальцинатаного дыхания, при активном распаде белковых метал-содержат максимальные количества большинства мик-лосвязывающих молекул (ферментов, витаминов,роэлементов, в первую очередь металлов, в то время кактранспортных белков и т.д.) и сопровождается отложе-в тканях со значительной кальцинацией содержаниянием в стенку сосудов и в клапаны металлсодержащихэлементов понижены (рис. 3). Это может свидетельство-соединений, преимущественно соединений элементов свать либо об обеднении микроэлементного состава кар-переменной валентностью, принимающих активноедиотканей из-за локально ухудшающегося метаболизмаучастие в метаболизме.198Второй процесс - накопление биоапатита, что, как из-вестно, наблюдается при относительном ощелачивании среды (например, вследствие развития бактерий) и при разрушении клеточных структур. Не исключено, что оба процесса могут протекать независимо друг от друга.Второй процесс может являться следствием перво-го, т.к. образовавшиеся в процессе распада белковых структур ионы металлов организуются в минеральные фазы и способствуют процессам адсорбции и катализа на поверхности минеральных и коллоидных частиц. Магнитные свойства оксидов создают местный резо-нансный эффект с окружающими ЭМП и усугубляют денатурацию белков. Ионы железа и металлов с пере-менной валентностью через реакцию Фентона усили-вают оксидативный стресс, вызывая разрушение кле-ток. Содержимое клеток, изливаясь в межклеточное пространство, способствует кальцинации окружающих тканей.До настоящего времени основным методом выявле-ния элементов, в том числе металлов в биопсийных и аутопсийных препаратах, является гистохимический анализ, предполагающий нахождение элементов в тка-нях в растворимом ионном, ионокомплексном или кол-лоидном состоянии. Гистохимия, являясь одним из ос-новных диагностических методов в медицине, не рас-сматривает и не может рассматривать возможность образования в тканях неорганических минеральных зерен. Это невозможно, во-первых, из-за слабой рас-творимости минералов и, вследствие этого, отсутствия или слабой реакции минеральных зерен с гистохимиче-скими красителями. Во-вторых, вследствие невозмож-ности приготовления гистохимического препарата с помощью стеклянного ножа, из-за высокой твердости минеральных частиц. В-третьих, из-за белково-липидной мембраны, окружающей минеральные час-тицы, наподобие тех мембран, которые окружают пре-красно изученные магнетосомные кристаллы магнетита в бактериях. Поэтому для адекватной медицинской диагностики микроэлементного состава тканей недос-таточно гистохимических методов. Необходимо изуче-ние минерализации тканей человеческого организма в целом и в ССС в частности с применением минерагра-фического, иммерсионного и других методов, обще-принятых в минералогических исследованиях..CaFe Co Zn As Se Br RbTa Hf 'LuYb Tb EuXSbLaNaBa^Csкальцината малокальцината многоРис. 3. График содержания микроэлементов в тканях ССС с сильным и слабым развитием кальцинации, построенный на основе данных ИНААИзучение морфологии, структуры, размера и соста-Характер влияния патогенных минеральных обра-ва минеральных зерен и их агрегатов (в том числезований на организм человека изучен слабо. До сих порультратонких и наноразмерных) имеет важное значе-нигде в мире не проводилось минералогическое этало-ние в контексте взаимодействия минеральных частиц снирование мягких тканей животных и человека. Этоклетками тканей организма и, вследствие этого, воз-задача будущего. Кроме того, совершенно очевидно,можными эффектами токсичности, термо- и фотоката-что условия минералообразования в человеческом ор-лиза.ганизме существенно отличаются от процессов мине-Известно, что одни кристаллические минеральныерализации в абиогенной среде и от известной в геоло-частицы (например, кварц) являются более вреднымигии биоминерализации с участием микроорганизмов.для организма человека, чем их аморфные минераль-Всестороннее изучение процессов внеклеточного ми-ные аналоги, в то время как другие (например, оксиднералообразования в организме расширит представле-титана) в большей степени способствуют воспалениюние о генезисе минералов и будет способствовать раз-тканей в тонкодисперсном состоянии.витию общей теории минералообразования.ЛИТЕРАТУРА

Скачать электронную версию публикации