Моделирование и алгоритмизация процесса взаимодействия свободнорадикального окисления липидов и эндогенной системы антиоксидантной защиты при рассеянном склерозе

На правах рукописи

ПТИЦЫНА Ольга Андреевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И ЭНДОГЕННОЙ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ РАССЕЯННОМ СКЛЕРОЗЕ

Специальность: 05.13.01 – Системный анализ, управление

и обработка информации

(медицинские науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Воронеж – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор

Луцкий Михаил Александрович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук

Попов Сергей Викторович;

доктор медицинских наук, профессор

Назаренко Евгений Андреевич

Ведущая организация ГОУ ВПО «Московский государственный

медико-стоматологический университет»,

г. Москва

Защита состоится 8 декабря 2009 г. в ____ часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 208.009.09 ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко» по адресу: 394036, г. Воронеж, ул. Студенческая, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко».

Автореферат разослан 6 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Бурлачук В.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рассеянный склероз (РС) – хроническое аутоиммунное заболевание центральной нервной системы у лиц молодого возраста с генетической предрасположенностью и участием неблагоприятных факторов внешней среды. Особенностью течения рассеянного склероза на современном этапе является расширенный возрастной диапазон. Рассеянный склероз диагностируется в детском и подростковом, в молодом и зрелом возрасте, таким образом, возрастной диапазон начала рассеянного склероза от 3-4 до 45-50 лет. Болезнь характеризуется непрерывным течением во времени и проявляется клинически в виде обострений и ремиссий или в форме непрерывно прогрессирующего процесса с быстрым развитием инвалидизации больного, выключая его из активной трудовой деятельности. За последние 30 лет в большинстве стран Европы и России заболеваемость РС значительно выросла, что подчеркивает не только медицинскую, но и большую социально-экономическую значимость проблемы.

Несмотря на проводимые в последние десятилетия интенсивные исследования, вопрос об этиологии и патогенезе РС нельзя считать полностью решенным, и их необходимо продолжать.

Проблема лечения рассеянного склероза также остается сложной. Широкое распространение получили пульс-терапия препаратами, обладающими мощными противовоспалительными и иммуносупрессивными действиями. Основные надежды в лечении прогрессирующего течения рассеянного склероза связаны с направлениями нейропротекции и ремиелинизации.

Перспективным в лечении РС остается иммуномодулирующая и антиген-специфическая терапия, к которой относятся препараты, изменяющие течение РС (препараты ПИТРС).

Актуальность проблемы рассеянного склероза в современной неврологии определяется дальнейшими исследованиями в вопросах патогенеза этого заболевания для выделения более эффективных, патогенетически значимых, лечебных мероприятий. В свете этой концепции изучение оксидантного стресса как одного из звеньев сложного патогенеза рассеянного склероза является очень актуальным.

Таким образом, актуальность данной работы определяется необходимостью анализа взаимодействия процессов свободнорадикального окисления липидов и эндогенной системы антиоксидантной защиты в аспекте верификации оксидантного стресса, результаты которого являются основой для разработки алгоритмов и моделей выбора тактики лечения больных с рассеянным склерозом.

Работа выполнена в рамках научного направления программно-целевых исследований ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко» «Эпидемиология, патогенез, профилактика и лечение рассеянного склероза».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является анализ взаимодействия свободнорадикального окисления липидов и эндогенной системы антиоксидантной защиты для верификации оксидантного стресса при различных клинических формах рассеянного склероза на основе многофазного моделирования показателей лабораторного статуса и адаптивной коррекции экспертных оценок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести системный анализ свободнорадикального окисления липидов во взаимодействии с эндогенной системой антиоксидантной защиты в норме и в патогенезе рассеянного склероза;

сформировать структуру составляющих лабораторного статуса для проведения интегрального анализа интенсивности свободнорадикального окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты для верификации оксидантного стресса при различных клинических формах течения рассеянного склероза;

провести идентификацию корреляций и оценить диагностическую значимость составляющих лабораторного статуса при различных клинических формах рассеянного склероза по параметрам интенсивности свободнорадикального окисления липидов и активности эндогенной системы антиоксидантной защиты;

разработать формализованные классификационные модели для дифференциальной диагностики рассеянного склероза в зависимости от клинической формы течения процесса;

разработать алгоритм построения интегрального показателя, позволяющего комплексно оценить тяжесть течения рассеянного склероза при различных клинических формах с учетом отдельных составляющих лабораторного статуса и их значимости;

предложить алгоритмы адаптивной коррекции экспертных оценок на основе визуальных представлений динамики составляющих лабораторного статуса при различных клинических формах течения рассеянного склероза.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные клинические, лабораторные, инструментальные методы, методы системного анализа, кластерного анализа, априорного ранжирования, теории управления в медицинских системах, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

алгоритм исследования лабораторного статуса больных с рассеянным склерозом, позволивший верифицировать два блока формирования оксидантного стресса: интенсификацию свободнорадикального окисления липидов и функциональный дисбаланс активности ферментативного и неферментативного звеньев эндогенной системы антиоксидантной защиты;

формализованные классификационные модели рассеянного склероза с учетом клинической формы течения заболевания, позволяющие идентифицировать состояние больного с учетом тяжести процесса на основе оптимального набора наиболее значимых показателей лабораторного статуса, отобранных с использованием метода экстремальной группировки;

интегральный показатель тяжести течения рассеянного склероза, основанный на аддитивной взвешенной свертке наиболее значимых показателей лабораторного статуса, позволяющий оценить степень выраженности патологического процесса и спрогнозировать переход одной формы клинического течения рассеянного склероза в другую;

алгоритм коррекции экспертных оценок значимости составляющих лабораторного статуса, отличающийся адаптивной настройкой весовых коэффициентов на основе визуальной трансформации результатов многофазного моделирования, являющийся основой для рационализации тактики ведения больных с различными клиническими формами рассеянного склероза.

Практическая значимость и результаты внедрения. В результате проведенного исследования верифицирован оксидантный стресс при рассеянном склерозе, который требует назначения антиоксидантов в комплексном лечении.

Доказана взаимосвязь интенсивности формирования оксидантного стресса с различными клиническими формами течения рассеянного склероза, что позволило обосновать дифференцированный подход к патогенетической терапии.

Разработан комплекс алгоритмов и моделей прогнозирования развития оксидантного стресса и адаптивной коррекции экспертных оценок, формируемых за счет визуальных представлений динамики составляющих лабораторного статуса, являющийся основой для системы интеллектуальной поддержки принятия решений врача о выборе тактики лечения.

Основные результаты диссертационной работы апробированы и внедрены в клиническую практику профильных отделений ГУЗ «Воронежская областная клиническая больница №1», МУЗ «ГКБ скорой медицинской помощи № 10» (г. Воронеж), а также в учебный процесс кафедры неврологии ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: областной конференции неврологов «Актуальные вопросы неврологии» (Воронеж, 2009); Межкафедральном заседании кафедр неврологии, информационных систем, анестезиологии и реаниматологии ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко» (Воронеж, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 1 – в издании, рекомендованном ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, личный вклад соискателя состоит в следующем: представлена визуальная трансформация динамики параметров интенсивности свободнорадикального окисления липидов и активности эндогенной системы антиоксидантной защиты при рассеянном склерозе [1]; проведен анализ процессов свободнорадикального окисления липидов и белков и дан анализ активности показателей эндогенной системы антиоксидантной защиты [2-4]; дано клиническое обоснование о выделении доброкачественной формы течения рассеянного склероза [5]; представлены диагностические критерии рассеянного склероза [6]; обоснована патогенетическая терапия рассеянного склероза с выделением группы препаратов ПИТЕРС [7].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 196 наименований, приложения. Основная часть работы изложена на 134 страницах, содержит 26 рисунков, 61 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, методы решения сформулированных задач, отмечены основные положения, выносимые на защиту; определена их научная новизна и практическая значимость; приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Первая глава посвящена анализу современных концепций этиологии и патогенеза рассеянного склероза и путей повышения эффективности исследований в этих направлениях.

Рассмотрены современные представления о процессе свободнорадикального окисления липидов и его взаимодействии с эндогенной системой антиоксидантной защиты в норме и патологии с развитием оксидантного стресса, который является одним из звеньев в сложной цепи патогенеза рассеянного склероза.

Процессы свободнорадикального окисления (СРО) липидов занимают центральное место в метаболизме клетки. Они служат источником энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки и всего организма в целом: готовят пластический материал для создания и обновления клеточных структур, принимают непосредственное участие в самом построении этих структур. Процессы свободнорадикального окисления липидов являются одним из важных регуляторов метаболизма, лежащего в основе пластического и энергетического обеспечения функций клетки и организма в целом. Схема свободнорадикального окисления липидов представлена на рис. 1.

Свободнорадикальное окисление липидов является типичным цепным процессом с вырожденным разветвлением, протекающим по свободнорадикальному механизму в несколько стадий. В ходе ступенчатой деградации полиненасыщенных липидов в реакциях свободнорадикального окисления образуется целый ряд первичных, вторичных и конечных молекулярных продуктов, играющих важную роль в процессах структурной модификации биомембран и изменений их физико-химических свойств.

Рис. 1. Схема свободнорадикального окисления липидов

Строгая регламентация реакций свободнорадикального окисления обеспечивается согласованным функционированием ферментативных и неферментативных механизмов системы антиоксидантной защиты, контролирующей уровень в организме активных форм кислорода, свободных радикалов и молекулярных продуктов свободнорадикального окисления липидов, реализуя лимитирование и регламентацию всего процесса СРО липидов.

Таким образом, системой АОЗ осуществляется и обеспечивается строгая регламентация и лимитирование течения процессов свободнорадикального окисления липидов в организме на необходимом для его жизнедеятельности уровне. При любой патологии в организме создаются условия для интенсификации свободнорадикального окисления. Результат этого – возрастание параметров первичных, вторичных и конечных продуктов СРО липидов, которые, в свою очередь, являясь мощными прооксидантами, инициирующими свободнорадикальное окисление. Следующим этапом этого процесса является проявление функционального дисбаланса в неферментативном и ферментативном звеньях эндогенной системы антиоксидантной защиты, которая не справляется с задачами регламентации и лимитирования уровней параметров активных форм кислорода, свободных радикалов, в том числе и метаболитов оксида азота и молекулярных продуктов свободнорадикального окисления липидов с последующим развитием «свободнорадикальной патологии» или оксидантного стресса.

Также анализируется возможность использования системного анализа и методов моделирования для верификации механизмов развития оксидантного стресса в патогенезе рассеянного склероза. Обосновывается целесообразность применения математических методов в ходе настоящего исследования в двух направлениях: первое – связано с моделированием интенсивности оксидантного стресса при рассеянном склерозе на основе рационализации выбора составляющих лабораторного статуса и второе – с классификацией и типизацией динамических процессов по результатам многофазного моделирования на основе идентификации корреляций параметров лабораторного статуса при рассеянном склерозе с разработкой алгоритмических схем коррекции экспертных оценок представлений динамики составляющих лабораторного статуса.

На основании проведенного анализа определяются цель и задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются клинические аспекты и методы обследования больных рассеянным склерозом.

Объектом научного исследования явились пациенты четырех основных и двух контрольных групп:

1) дебют (начальные клинические проявления заболевания) – 25 больных;

2) первично-прогредиентное течение РС – 25 больных;

3) ремиттирующее течение РС – 50 больных, из них 25 больных в стадии обострения заболевания и 25 больных – в стадии ремиссии;

4) вторично-прогредиентное течение РС – 25 больных;

5) доноры (здоровые лица) – 30 человек;

6) больные с последствиями перенесенных воспалительных заболеваний центральной нервной системы – 30 больных.

В клинических группах проведена верификация диссеминации очагов в структурах головного мозга, согласно разработанных международных критериев Позера нейровизуальным методом исследования – магнитно-резонансной томографией.

Исследования неврологического статуса больных рассеянным склерозом проведено согласно современных критериев диагностики заболевания с оценкой в функциональных системах и определением балла по расширенной шкале инвалидизации по Куртцке (шкала EDSS). Диагноз рассеянный склероз выставлен на основании диагностических критериев по МакДональду.

Для получения комплексной характеристики оксидантного стресса при рассеянном склерозе наряду с общеклиническими и лабораторными показателями исследовалась интенсивность свободнорадикального окисления по параметрам первичных, вторичных и конечных продуктов СРО липидов и активность ферментативного и неферментативного звеньев эндогенной системы оксидантной защиты.

Обработка полученных данных проведена по материалам индивидуальных карт пациентов, включающих в себя 39 параметров.

Проведена идентификация корреляций составляющих лабораторного статуса по параметрам интенсивности свободнорадикального окисления липидов и активации системы антиоксидантной защиты. Интенсивность процессов СРО в крови больных РС в сравнении с донорами оценивалась по параметрам первичных, промежуточных и конечных продуктов СРО липидов (табл. 1).

Таблица 1

Оценка достоверности различия параметров первичных, вторичных

и конечных продуктов СРО для больных РС (основная группа)

и доноров (контрольная группа)

Название показателя	Доверительный интервал *		Различие показателя	t	Выдвинутая гипотеза	Вероятность гипотезы, %
	Основная группа (x1)	Контрольная группа (x2)
МДА	1,9394±0,1187	1,6210±0,0653	0,3184±0,2674	2,3830	x1>x2	98,97
ДК	0,4784±0,0240	0,4200±0,0413	0,0584±0,0562	2,0782	x1>x2	97.89
КД	0,1734±0,0123	0,1600±0,0240	0,0134±0,0291	1,0907	x1>x2	81,95
ОШ	45,4600±3,9887	30,0100±2,8703	15,3600±9,0322	3,4116	x1>x2	99,94

*-доверительные интервалы приведены при 95%-ом уровне значимости

Отмечена активация процессов СРО липидов у больных РС. Содержание первичного продукта СРО – диеновых конъюгатов повысилось на 12 %. Уровень малонового диальдегида, одного из наиболее токсичных промежуточных продуктов СРО, у больных с РС повысился в сравнении с контрольной группой на 17 %. Накопление конечных продуктов СРО – флуоресцирующих оснований Шиффа увеличилось на 34 %.

Изменения в параметрах первичных, промежуточных и конечных продуктов характеризуют повышение уровня интенсивности процессов СРО липидов, что сопровождается также изменениями в состоянии системы антиоксидантной защиты, которая является лимитирующим звеном свободнорадикальных процессов (табл. 2). Общая антиокислительная активность плазмы (ОАА) у больных рассеянным склерозом повысилась на 14,7 %, антирадикальаная активность липидов крови (АРАл) на 9,8 %. Повышение АОА плазмы и АРАл синхронно сопровождается достоверным повышением показателя активности витамина Е на 28 %.

Повышение интенсивности свободнорадикальных процессов у больных РС сопровождалось также изменениями в ферментативном звене антиоксидантной защиты (табл. 3).

Активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы у больных РС повысилась на 2 % и 8 % соответственно. Активация СОД и каталазы связана с наличием избыточных концентраций их специфических субстратов – активных форм кислорода (АФК) и перекиси водорода, что и подтверждает повышение интенсивности процессов СРО у больных рассеянным склерозом, это нашло свое отражение и в динамике показателей активности звена глутатионзависимых ферментов. Так, активность глутатионпероксидазы (ГПО) повысилась на 6,6 %, а глутатионредуктазы (ГР) снизилась на 15 %. Снижение активности глутатионредуктазы ведет к снижению концентрации восстановленного глутатиона в крови. Это обусловлено, вероятнее всего, повышенной окислительной деструкцией глутатиона, так как поддержание достаточного уровня восстановленного глутатиона, окисляющегося при функционировании глутатион-зависимой антиперекисной системой, осуществляется специфическим для него ферментом - глутатионредуктазой. О снижении восстановленного глутатиона в крови косвенно свидетельствует и снижение уровня общих и небелковых тиолов – соответственно на 18,0 % и 14,3 %, что подтверждает выраженный дисбаланс в звене глутатионредуктаза - восстановленный глутатион. На этом фоне отмечена активация церулоплазмина на 8 %, являющегося одним из основных антиоксидантов плазмы крови.

Визуальная трансформация корреляции интенсивности СРО липидов и состояния системы АОЗ у больных рассеянным склерозом представлена на рис. 2.

Таблица 2

Оценка достоверности различия показателей активности неферментативного звена антиоксидантной защиты у больных РС (основная группа) и доноров (контрольная группа)

Название Показателя	Доверительный интервал *		Различие показателя	t	Выдвинутая гипотеза	Вероятность гипотезы, %
	Основная группа (x1)	Контрольная группа (x2)
ОАА	11,5450±60,6949	9,8520±1,9990	1,6936±1,7354	1,9535	x1>x2	97,22
ПРЭ	379,8600±17,2096	372,4000±34,9741	7,4600±40,8400	0,3656	x1=x2	71,59
Витамин Е	36,8032±2,3545	28,8500±3,7530	7,9537±5,4714	2,9096	x1>x2	99,74
АРАл	67,4200±4,6578	61,4000±6,2745	6,0200±10,7171	1,1244	x1>x2	86,72
Общие тиолы	17,6817±1,0136	21,4850±2,3384	-3,8033±2,4243	-3,1415	x1<x2	99,86
Небелковые тиолы	1,7963±0,1275	2,0950±0,3214	-0,2987±0,3112	-1,9208	x1<x2	97,01

*-доверительные интервалы приведены при 95%-ом уровне значимости

Таблица 3

Корреляционные связи между продуктами СРО

и ферментативным звеном АОЗ у больных РС

	Церулоплаз-мин	СОД	Каталаза	ГПР	ГР
МДА	-0,0935	0,1999	0,3609*	-0,0206	0,3296*
КД	0,0235	0,0955	0,2310	-0,1655	-0,0548
ДК	-0,1652	0,1066	0,1003	0,2143	-0,0921
ОШ	-0,1646	0,1704	0,4631*	-0,2845*	0,0805

* - связь достоверна при 95 %-ом уровне значимости

Обозначения: окружность – параметры доноров, диаграмма – больные РС, * - достоверность различий при Р<0,05; ДК- диеновые конъюгаты, КД – кетодиены, ОШ – основания Шиффа, МДА – малоновый диальдегид, ОАА – общая антиокислительная активность плазмы, ПРЭ – перекисная резистентность эритроцитов, АРАл – антирадикальная активность липидов, СОД – супероксиддисмутаза, ГПО – глутатионпероксидаза, ГР – глутатионредуктаза.

Рис. 2. Динамика интенсивности СРО липидов и активности АОЗ при РС

Таким образом, при рассеянном склерозе отмечено повышение интенсивности процессов СРО липидов с компенсаторным ростом активности антиоксидантной защиты в большей степени неферментативного звена на фоне выраженного дисбаланса ферментативного звена в системе глутатионредуктаза-восстановленный глутатион.

При различных клинических формах рассеянного склероза также отмечена интенсификация процессов СРО и изменение активности АОЗ. При более выраженной интенсификации процессов СРО при вторично-прогредиентной форме течения рассеянного склероза имеют место более низкие показатели компенсаторной активности неферментативного звена АОЗ в сравнении с первично-прогредиентной формой РС. Это подтверждает факт некоторой «усталости» и дисбаланса неферментативного звена АОЗ при вторично-прогредиентной форме клинического течения рассеянного склероза. В ферментативном звене АОЗ при вторично-прогредиентной форме течения отмечено «истощение» каталазной активности крови и более выраженный дисбаланс в звене глутатионредуктаза – восстановленный глутатион. Этот же дисбаланс выражен при ремитирующем типе течения в стадии обострения процесса. Таким образом, выявлена достоверная интенсификация СРО липидов у больных РС при всех формах клинического течения и стадиях заболевания с некоторыми особенностями компенсаторной активности неферментативного звена и дисбаланса в ферментативном звене АОЗ.

В третьей главе рассматривается вопрос верификации рассеянного склероза и его клинических форм по результатам многофазного моделирования взаимодействия свободнорадикального окисления липидов и эндогенной системы антиоксидантной защиты. Общая схема дифференциальной диагностики рассеянного склероза и его клинических форм представлена на рис. 3.

Рис. 3. Общая схема дифференциальной диагностики рассеянного склероза

и его клинических форм

Проведен анализ взаимосвязи и значимости параметров лабораторного статуса больных РС для каждой фазы диагностического процесса. Для выполнения расчетов использовался следующий подход: 1) по t-критерию Стьюдента произведена оценка достоверности различия показателей в сравниваемых группах; 2) все показатели для каждого сравнения проранжированы по убыванию модуля t-статистики Стьюдента; 3) вычислена сумма полученных рангов (табл. 4).

С использованием метода экстремальной группировки осуществлен выбор оптимального набора показателей, необходимых для верификации рассеянного склероза и его тяжести по параметрам интенсивности СРО липидов и показателям активности эндогенной системы антиоксидантной защиты.

Для решения задачи дифференциальной диагностики рассеянного склероза разработаны формализованные классификационные модели.

Постановка задачи моделирования имеет следующий вид.

Имеется исходное множество объектов (пациентов)

, (1)

где N – объем исходной выборки.

Таблица 4

Оценка диагностической значимости показателей лабораторного

статуса больных РС (фрагмент)

№ п/п	Наименование показателя	Коэффициент корреляции	Ранг
			По коэффициенту корреляции	Деление «здоровые»-«больные»	Деление по выраженности РС
1	Возраст	0,4164	1	2	3
5	Лейкоциты	-0,209	4	11	26
6	Лимфоциты, %	0,2306	3	20	12
8	Эритроциты	0,0169	36	7	2
9	Гемоглобин	-0,015	37	3	10
11	Эозинофилы	0,1589	10	36	28
13	Нейтрофилы сегментоядерные	-0,191	5	38	16
17	АлАт	0,063	29	9	34
18	Билирубин общий	0,1699	8	23	32-33
24	Малоновый диальдегид	0,0323	34	16	31
25	Диеновые конъюгаты	0,0971	22	22	7-8
27	Основания Шиффа	0,0995	19	13	5
28	Общие тиолы	0,0796	26	1	17
29	Небелковые тиолы	0,172	7	4	29
30	Витамин Е	0,1318	14	8	35
32	Активность супероксиддисмутазы	0,3022	2	29-30	20
33	Активность каталазы	0,1899	6	5	1
34	Активность глутатионпероксидазы	0,1497	12	14-15	11
35	Активность глутатионредуктазы	-0,06	31	10	9
37	Общая антиокислительная активность плазмы	0,089	25	21	4
38	Перекисная резистентность эритроцитов крови	0,0968	23	18	6
39	Антирадикальная активность липидов крови	-0,167	9	19	13

Каждый объект характеризуется набором показателей (физических, анамнестических, клинических и лабораторных):

,

где - индекс показателя,

- порядковый номер объекта.

Таким образом, каждому пациенту соответствует точка в гиперпространстве признаков (показателей) . Каждому элементу множества ставится в соответствие лингвистическая переменная (название диагноза).

Построение моделей заболеваний заключается в разбиении множества объектов на однородные группы. Модель каждой группы описывается следующим образом:

, (2)

где - значение параметров модели (эталон параметров),

- лингвистическое описание модели (название диагноза).

Для построения модели использован метод k-средних, в качестве метрики выбрано Евклидово расстояние. Разбиение объектов на классы было заранее известно и принято в качестве эталонного для определения точности классификации. Критерием адекватности (А) полученных моделей является процент попадания пациентов из множества G, имеющих диагноз , в группы с аналогичным значением лингвистического описания модели :

,

где , .

Полученные эталоны параметров формализованных моделей заболеваний приведены в табл. 5, 6.

На основе разработанных моделей осуществляется идентификация состояния для вновь поступившего больного.

На первом этапе снимается необходимый набор показателей лабораторного статуса:

,

где - значение i-го параметра для больного Х.

Таблица 5

Эталоны параметров моделей заболеваний

при диагностике рассеянного склероза

Название параметра	Название модели
	Здоровые	Рассеянный склероз	Патология НС
Малоновый диальдегид, мкМ/л	0,42	1,94	1,88
Флуоресцирующие основания Шиффа, ОЕ/мл*100	21,48	40,41	35,30
Витамин Е, мкМ/л	41,72	32,80	39,17
Общие тиолы, мМ/л	20,95	15,67	17,68
Активность каталазы, мкМН2О2/л*мин*1000	13,12	25,62	18,08
Активность глутатионредуктазы, мкМ GSSG/л*мин	187,90	265,95	226,48
Перекисная резистентность эритроцитов, tg1/tg2.103	261,40	360,12	334,25
Точность модели, %	100,0	87,5	80,0

Таблица 6

Эталоны параметров моделей заболеваний

при диагностике формы клинического течения рассеянного склероза

Название параметра	Название модели
	Дебют РС	ППТ РС	РТ РС	ВПТ РС
Диеновые конъюгаты, ОЕ/мл*100	0,42	0,44	0,49	0,53
Флуоресцирующие основания Шиффа, ОЕ/мл*100	36,22	41,13	40,41	42,63
Общие тиолы, мМ/л	14,71	17,25	15,67	16,61
Общая антиокислительная активность, квант/с.мл.4p	7,86	9,05	8,92	10,36
Антирадикальная активность липидов крови, мМДФПГ/л.мин.10-3	64,78	60,63	65,46	53,62
Активность каталазы, мкМН2О2/л*мин*1000	18,56	25,33	20,26	22,01
Активность глутатионредуктазы, мкМ GSSG/л*мин	241,23	275,56	265,95	246,26
Перекисная резистентность эритроцитов, tg1/tg2.103	329,44	366,88	360,12	364,63
Точность модели, %	70,0	100,0	90,0	90,0

Затем решается вопрос о принадлежности вновь поступившего объекта одной из существующих моделей по правилу:

,

где - степень сходства объекта X с моделью ;

- минимально допустимая степень сходства (если , то данный объект не принадлежит ни одной из моделей).

Для расчета используется выражение:

,

где - близость, рассчитанная с использованием Евклидовой метрики, между объектом Х и эталоном параметров модели J.

Результаты апробации на группе из 60 человек подтвердили работоспособность построенных моделей. Точность диагностики составила 88,3 % и 87,5 % соответственно при диагностике развития и определения формы течения РС (53 (35) правильно установленных диагноза из 60 (40) обследованных).

Для оценки тяжести течения рассеянного склероза разработан интегральный показатель:

, (3)

где wi – вес (значимость) i-го фактора;

Xiн – нормированное значение i-го фактора;

X1 – диеновые коньъюгаты, ОЕ/мл*100;

X2 – флуоресцирующие основания Шиффа, ОЕ/мл*100;

X3 – общие тиолы, мМ/л;

X4 – общая антиокислительная активность, квант/с.мл.4p;

X5 – антирадикальная активность липидов крови, мМДФПГ/л.мин.10-3;

X6 – активность каталазы, мкМН2О2/л*мин*1000;

X7 – активность глутатионредуктазы, мкМ GSSG/л*мин;

X8 – перекисная резистентность эритроцитов, tg1/tg2.103.

Значения весов wi рассчитывались по формуле

, , (4)

где - ранг, поставленный j-м экспертом, причем .

Разработанный показатель позволяет комплексно оценить тяжесть течения рассеянного склероза с учетом отдельных составляющих лабораторного статуса и их значимости и спрогнозировать переход одной формы клинического течения рассеянного склероза в другую.

В четвертой главе рассматривается вопрос рационализации тактики ведения больных с различными клиническими формами рассеянного склероза на основе классификационного моделирования и адаптивной коррекции экспертных оценок.

Рассматривается методика формирования наглядно-образного представление сравнительных оценок экспертных предпочтений по параметрам свободнорадикального окисления липидов и показателям активности эндогенной системы антиоксидантной защиты включенных в общую схему алгоритма диагностики рассеянного склероза. Предложен алгоритм адаптивной коррекции экспертных оценок (рис. 4).

Пример наглядно-образного представления составляющих лабораторного статуса для больной С. с ремитирующей формой клинического течения РС представлен на рис. 5, 6.

Практическое применение классификационно-прогностических моделей, интегрального показателя тяжести течения процесса, а также визуальная трансформация параметров лабораторного статуса с адаптивной коррекцией экспертных оценок позволяет адекватно отработать комплексную терапию и прогнозировать особенности дальнейшего течения рассеянного склероза.

Обозначения: окружность – параметры донора,

диаграмма – больной РС,

ДК- диеновые конъюгаты, КД – кетодиены,

ОШ – основания Шиффа, МДА – малоновый диальдегид,

АОА - антиокислительная активность плазмы,

ПРЭ – перекисная резистентность эритроцитов,

АРА – антирадикальная активность липидов,

СОД – супероксиддисмутаза, ГПО – глутатионпероксидаза,

ГР – глутатионредуктаза.

Рис. 5. Сравнительная характеристика интенсивности СРО и активности АОЗ больной С. с ремитирующей формой РС в стадии обострения в сравнении с донором

Рис. 6. Наглядно-образное представление сравнительных оценок экспертных

предпочтений по параметрам СРО и АОЗ у больной С.

В заключении рассмотрены основные результаты работы.

В приложениях приведены методика оценки функциональных систем по Куртцке и результаты сравнения по t-критерию Стьюдента показателей лабораторного статуса в исследуемых группах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен системный анализ особенностей этиологии и патогенеза рассеянного склероза и путей повышения эффективности исследований на основе алгоритмизации и моделирования взаимодействия процессов свободнорадикального окисления липидов и эндогенной системы антиоксидантной защиты.

2. Сформирована структура составляющих лабораторного статуса для анализа интенсивности свободнорадикального окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты при различных клинических формах течения рассеянного склероза.

3. Проведено исследование взаимосвязей и оценка диагностической значимости составляющих лабораторного статуса при различных клинических формах рассеянного склероза по параметрам интенсивности свободнорадикального окисления липидов и активности эндогенной системы антиоксидантной защиты в целях верификации оксидантного стресса.

4. Выявленные динамические характеристики параметров лабораторного статуса больных с рассеянным склерозом позволили верифицировать два блока формирования оксидантного стресса: интенсификацию свободнорадикального окисления липидов; функциональный дисбаланс активности ферментативного и неферментативного звеньев эндогенной системы антиоксидантной защиты.

5. Выявлена взаимосвязь интенсивности формирования оксидантного стресса с различными клиническими формами течения рассеянного склероза, что позволило обосновать дифференцированный подход к патогенетической терапии.

6. Проведен анализ диагностической значимости показателей лабораторного статуса, и на основе метода экстремальной группировки сформирован оптимальный набор характеристик, необходимых для решения задачи дифференциальной диагностики и определения тяжести течения рассеянного склероза.

7. Построены классификационные модели, позволяющие диагностировать развитие рассеянного склероза и определить клиническую форму течения заболевания.

8. Разработан интегральный показатель, позволяющий комплексно оценить тяжесть течения рассеянного склероза с учетом отдельных составляющих лабораторного статуса и их значимости и спрогнозировать переход одной формы клинического течения рассеянного склероза в другую.

8. Предложено наглядно-образное представление сравнительных оценок экспертных предпочтений по параметрам свободнорадикального окисления липидов и показателям активности эндогенной системы антиоксидантной защиты, дополняющее общую схему алгоритма диагностики рассеянного склероза.

10. Разработан алгоритм адаптивной коррекции экспертных оценок, формируемых за счет визуальных представлений динамики составляющих лабораторного статуса, верифицирующих оксидантный стресс при различных клинических формах течения рассеянного склероза, обеспечивающий интеллектуальную поддержку принятия решений врача при назначении патогенетической терапии.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Оксидантный стресс в патогенезе рассеянного склероза / М.А. Луцкий, Б.Н. Рыжков, К.А. Разинкин, О.А. Птицына // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: журнал теоретической и практической биологии и медицины. – 2009. – Т. 8. №3. – С. 646-650.

Статьи и материалы конференций

2. Луцкий М.А. Функционирование эндогенной системы антиоксидантной защиты / М.А. Луцкий, О.А. Птицына // Журнал теоретической и практической медицины. – 2008.– Т.6. №4.– С. 408-415.

3. Луцкий М.А. Свободнорадикальное окисление липидов и белков – универсальный процесс жизнедеятельности организма / М.А. Луцкий, О.А. Птицына // Журнал теоретической и практической медицины. – 2009.– Т.7. №1.– С. 32-37.

4. Луцкий М.А. Клиническое обоснование выделения доброкачественной формы течения рассеянного склероза / М.А. Луцкий, Н.И. Попов, О.А. Птицына // Актуальные вопросы неврологии: материалы областной конференции неврологов. – Воронеж, 2009. – С. 144-146.

5. Луцкий М.А. Многоступенчатый процесс свободнорадикального окисления / М.А. Луцкий, О.А. Птицына, Р.В. Тонких // Актуальные вопросы неврологии: материалы областной конференции неврологов. – Воронеж, 2009. – С. 63-70.

6. Луцкий М.А. Диагностика рассеянного склероза / М.А. Луцкий, О.А. Птицына // Журнал теоретической и практической медицины. – 2009.– Т.7. №2.– С. 159-163.

7. Луцкий М.А. Патогенетическая терапия рассеянного склероза / М.А. Луцкий, О.А. Птицына // Журнал теоретической и практической медицины. – 2009.– Т.7. №2.– С. 163-167.

Подписано в печать 25.09.2009.

Формат 6084/16. Бумага для множительных аппаратов.

Усл. печ. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ № ___

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14