Методы тензиометрии в оценке физиолого-биохимического статуса человека и ряда животных
https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i4.s154
Аннотация
Введение. Существующая литература исследует разнообразные аспекты как метода динамической тензиометриии на базе измерения динамического поверхностного натяжения (ДПН) крови, так и его использования в оценке биохимических и физиологического параметров животных. Несмотря на доказанную пользу методов ДПН в медицине человека, эти методы недооценены в современной физико-химической биологии и ветеринарии.
Цель. В связи с этим целью обзора является описание методологических основ определения ДПН биологических жидкостей животных, выявление его особенностей в зависимости от физиологического состояния организма, биохимического состава сыворотки крови при совершенствовании методов ранней диагностики болезней животных.
Материалы и методы. Материалами служат научные статьи, описывающие образцы сыворотки крови человека, лошадей и коров, проанализированные двумя методами динамической тензиометрии.
Результаты. В результате проведен подробный анализ 84 исследований, связанных как с методами ДПН, так и с их использованием в оценке параметров крови, который позволил выявить корреляции ДПН и биохимических параметров крови человека, лошадей и коров. В дополнение к изложению особенностей измерения разных методов динамической тензиометрии, в обзоре предметного поля обобщены их эмпирически выявленные предпосылки и последствия в этой области. Как для коров, так и для кобыл наблюдается большое количество сильных корреляционных связей между биохимическими показателями и ДПН крови.
Выводы. Таким образом, изменения биохимии крови, связанные со структурно-функциональным развитием животных в онтогенезе согласуются с изменениями значений ДПН крови, что отражается в величинах корреляций и дает возможность практического использования полученных фундаментальных результатов.
Ключевые слова
биохимия и физиология животных,
методы диагностики,
динамическая тензиометрия,
поверхностное натяжение крови
При поддержке: Основные части этой работы выполнены в рамках темы: «Этиопатогенез и разработка методов диагностики, профилактики и лечения иммунообусловленных паранеопластических офтальмопатий у животных» (шифр Минобрнауки РФ FSMF-2022-0003) научно-исследовательской лаборатории офтальмологии, онкологии и биохимии животных, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств».
Об авторах
Сергей Юрьевич Зайцев
ФГБОУ ВО "Российский биотехнологический университет"
Россия
Россия
доктор биологических наук, проф., научно-исследовательская лаборатория офтальмологии, онкологии и биохимии животных.
Илья Сергеевич Зайцев
Департамент по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и пожарной безопасности города Москвы
кандидат химических наук
Список литературы
1. Барсуков, Л. И. (1998) Липиды. Соросовский Образовательный Журнал. 10 2-10.
2. Воронина, О. А., Ильина, Л. А., Зайцев, С. Ю. (2019) Ферментативная активность сыворотки крови коров на поздних периодах лактации и ее взаимосвязь с поверхностным натяжением крови. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. (2) 28-33.
3. Воронина, О. А., Сапего, Н. Ю., Зайцев, С. Ю. (2018) Взаимосвязь активности ряда ферментов и поверхностного натяжения сыворотки крови лактирующих коров. Ветеринария, зоотехния и биотехнология. (6) 39-44.
4. Зайцев, С. Ю. (2017) Биологическая химия: от биологически активных веществ до органов и тканей животных. Москва: ЗАО «Капитал Принт». 517 с.
5. Зайцев, С. Ю. (2016) Тензиометрический и биохимический анализ крови животных: фундаментальные и прикладные аспекты. Москва: Издательство «Сельскохозяйственные технологии», 2016. – 192 с.
6. Зайцев, С. Ю., Довженко, Н. А., Милаёва, И. В., Зарудная, Е. Н., Царькова, М. С. (2015) Методические основы применения межфазной тензиометрии для исследования биологических жидкостей. Проблемы биологии продуктивных животных. (2) 97-105.
7. Зайцев, С. Ю. (2010) Супрамолекулярные наноразмерные системы на границе раздела фаз. Концепции и перспективы для бионанотехнологий. Москва: ЛЕНАНД, 208 с.
8. Зайцев, С. Ю., Максимов, В. И., Милаева, И. В., Миллер, Р. (2007) Исследование поверхностного натяжения модельных систем и крови животных методом межфазной тензиометрии. Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. (2) 44–46.
9. Зайцев, С. Ю. (2006) Супрамолекулярные системы на границе раздела фаз как модели биомембран и наноматериалы. Донецк, Москва; Норд-компьютер, 189 с.
10. Зарудная, Е. В., Максимов, В. И., Зайцев, С. Ю., Довженко, Н. А. (2010) Исследование поверхностного натяжения сыворотки крови животных с помощью модельных систем. Ученые записки Казанской государственной Академии Ветеринарной Медицины им И.Э. Баумана. (203) 96-100.
11. Зарудная, Е. В., Максимов, В. И., Зайцев, С. Ю. (2011) Возможности метода межфазной тензиометрии для зоотехнии. Зоотехния. (6) 21-22.
12. Казаков, В. Н., Миллер, Р., Синяченко, О. В. (1997) Динамическая межфазная тензиометрия – новый метод изучения биологических жидкостей человека. Вестн. Нов. Мед. Технол. 4(4) 100-103.
13. Казаков, В. Н., Синяченко, О. В., Файнерман, В. Б. (1996) Динамическое поверхностное натяжение биологических жидкостей здоровых людей. Арх. Клин. Экспер. Мед. 5(1) 3-6.
14. Казаков, В. Н., Синяченко, О. В., Игнатенко, Г. А. (2003) Межфазная тензиометрия биологических жидкостей в терапии. Донецк: Донеччина. 584 с.
15. Казаков, В. Н., Синяченко, О. В., Постовая, М. В. (1998) Межфазная тензиометрия биологических жидкостей: Вопросы теории, методы и перспективы использования в медицине. Арх. Клин. Экспер. Мед. 7(1) 5-12.
16. Казаков, В.Н. (2000) Межфазная тензиометрия и реометрия биологических жидкостей в терапевтической практике. Донецк : Мед. Университет. 296 с.
17. Казаков, В. Н., Возианов, А. Ф., Синяченко, О. В. (1999) Факторы, влияющие на динамические межфазные тензиограммы крови и мочи у здоровых людей. Арх. Клин. Эксп. Мед. 8(8) 19-24.
18. Крылов, А. Б. (2008) Поверхностное натяжение и связанные с ним явления. Минск : БГМУ. 32 с.
19. Лысов, В. Ф., Максимов, В. И. (2004) Основы физиологии и этологии животных М.: КолосС 248 с.
20. Максимов, В. И., Зайцев, С. Ю., Милаёва, И. В., Козлов, С. А., Миллер, Р. (2006) Особенности некоторых физиологических показателей сыворотки крови лошадей в связи с полом и возрастом. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины, 185 208-213.
21. Милаёва, И. В., Максимов, В. И., Зайцев, С. Ю., Довженко, Н. А. (2010) Особенности физиолого-биохимических показателей сыворотки крови крупного рогатого скота в связи с возрастом. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины, 201 263-266.
22. Милаёва, И. В., Зайцев, С. Ю., Максимов, В. И., Козлов, С. А., Миллер, Р. (2006) Исследование поверхностного натяжения сыворотки крови лошадей. Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. (3) 26–27.
23. Потапов, В. В., Моисеева, И. Я., Зенин, О. К., Макиевский, А., Зайцев, С. Ю. (2021) Связь приобретенной клапанной патологии сердца людей с изменением величин физико-химических показателей сыворотки крови. Известия Высших Учебных Заведений. Поволжский Регион. (60)4 152-160.
24. Русанов, А. И., Прохоров, В. А. (1994) Межфазная тензиометрия. СПб.: Химия. 400 с.
25. Фадеев, А. С., Ямпольская, Г. П., Левачёв, С. М., Зайцев, С. Ю. (2008) Денатурация монослоёв коллагена на границе раздела вода-воздух: моделирование процесса. Биологические мембраны. 25(2) 142-154.
26. Хазипов, Н. З., Аскарова, А. Н., Тюрикова, Р.П. (2010) Биохимия животных с основами физколлоидной химии. М.: КолосС. 328 с.
27. Хомутов, Е. В., Дмитриев, Л. С., Потапов, В. В., Зенин, О. К., Зайцев, С. Ю. (2022) Адсорбционные характеристики низкомолекулярных компонентов крови больных с сердечной недостаточностью. Известий Саратовского университета. Новая серия (Серия Физика) (22) 244-253.
28. Царькова, М. С., Милаева, И. В., Зайцев, С. Ю. (2017) Коллоидно-химическая регрессионная модель в анализе связи динамического поверхностного натяжения с содержанием общего белка и альбуминов в крови. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 58(5) 267-271.
29. Butler, C. M., Foty, R. A. (2011) Measurement of Aggregate Cohesion by Tissue Surface Tensiometry. J. Vis. Exp. 50 27-39.
30. Campbell, M.K., Farrell, Sh.O. (2010) Biochemistry. (7 th ed.) Canada: Nelson Edication. Ltd.
31. Chen, P., Kwok, D. Y., Prokop, R. M. (1998) Axisymmetric Drop Shape Analysis (ADSA) and its Application. In D. Mobius & R. Miller (Eds.). Drops and Bubbles in Interfacial Science. Studies in Interface Science. V. 6 (pp. 61-138) Elsevier.
32. Chen, P., Prokop, R. M., Susnar, S. S. (1998) Interfacial tensions of protein solutions using axisymmetric drop shape analysis. In D. Mobius & R. Miller (Eds.). Proteins at Liquid Interfaces. Studies in Interface Science. V. 7 (pp. 303-339) Elsevier.
33. Clark, D. C., Husband, F., Wilde, P. J. (1995) Evidence of extraneous surfactant adsorption altering adsorbed layer properties of -lactoglobulin. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 91(13) 1991-1996.
34. Dan, A., Gochev, G., Miller, R. (2015) Tensiometry and dilational rheology of mixed β-lactoglobulin/ionic surfactant adsorption layers at water/air and water/hexane interfaces. J Colloid Interface Sci. 449 383-391.
35. De Brito, A. K., Nordi, C. S., Caseli, L. (2015) Algal polysaccharides as matrices for the immobilization of urease in lipid ultrathin films studied with tensiometry and vibrational spectroscopy: Physical-chemical properties and implications in the enzyme activity. Colloids Surf., B: Biointerfaces. 135 639-645.
36. Derde, M., Nau, F., Lechevalier, V. (2015) Native lysozyme and dry-heated lysozyme interactions with membrane lipid monolayers: lateral reorganization of LPS monolayer, model of the Escherichia coli outer membrane. Biochim Biophys Acta. Part A. 1848(1) 174-183.
37. Dixit, N., Zeng, D. L., Kalonia, D. S. (2012) Application of maximum bubble pressure surface tensiometer to study protein-surfactant interactions // Int. J. Pharm. 439(1-2) 317-23.
38. Douillard, R., Daoud, M., Lefebvre, J. (1994) State Equation of -casein at the air/water interface. J. Colloid Interface Sci. 163 277-288.
39. Fainerman, V. B., Miller, R., Makievski, A. V. (2004) Accurate analysis of the bubble formation process in maximum bubble pressure tensiometry. Rev. Sci. Instruments. 75 213-221.
40. Fainerman, V. B., Mys, V. D., Makievski, A. V., Miller, R. (2006) Application of the maximum bubble pressure technique for dynamic surface tension studies of surfactant solutions using the Sugden two-capillary method. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 282–283 217–221.
41. Fainerman, S. A., Zholob, M., Leser, К. Miller, R. (2004) Competitive adsorption from mixed nonionic surfactant/protein solutions. Journal of Colloid and Interface Science. 274 496–501.
42. Fainerman, V. B., Mys, V. D., Makievski, A. V., Miller, R. (2004) Correction for the aerodynamic resistance and viscosity in maximum bubble pressure tensiometry. Langmuir. 20 1721 – 1723.
43. Fainerman, V. B., Kazakov, V. N., Lylyk, S. V., Makievski, A. V. (2004) Dynamic surface tension measurements of surfactant solutions using the maximum bubble pressure method - limits of applicability. Colloids & Surfaces A. 250 97-102.
44. Fainerman, V. B., Mys, V. D., Makievski, A. V., Miller, R. (2006) Dynamic surface tension of micellar solutions in the millisecond and submillisecond time range. Journal of Colloid and Interface Science. 302 40–46.
45. Fainerman, V. B., Miller, R. (1995) Dynamic surface tension of surfactant mixture at the water-air interface. Colloids and Surfaces A. 97 65-82.
46. Fainerman, V. B., Miller, R. (2004) Maximum bubble pressure tensiometry – an analysis of experimental constrains. Adv. Colloid Interface Sci. 108-109 287-301.
47. Fathi-Azarbayjani, A., Jouyban, A. (2015) Surface tension in human pathophysiology and its application as a medical diagnostic tool. Bioimpacts. 5(1) 29-44.
48. Ferri, J. K., Lin, S. Y., Stebe, K. J. (2001) Curvature effects in the analysis of pendant bubble data: Comparison of numerical solutions, asymptotic arguments, and data. Colloid Interface Sci. 241 154 – 168.
49. Garrett, R. H., Grisham, Ch. M. (2005) Biochemistry. Singapore: Thomson Learning. 1086 p.
50. Generalova, A. N., Marchenko, S. B., Gorokhova, I. V., Miller, R., Gurevich, I. V., Tsarkova, M. S., Maksimov, V. I., Zaitsev, S. Yu. (2007) Advantages of interfacial tensiometry for studying the interactions of biologically active compounds. Colloids and surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 298 88–93.
51. Grigoriev, D. O., Fainerman, V. B., Makievski, A. V. (1996) β-Casein Bilayer Adsorption at the Solution/Air Interface: Experimental Evidences and Theoretical Description. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 114 245-254.
52. Hansen, F. K., Myrvold, R. (1995) The kinetics of albumin adsorbtion to the air/water interface measured by automatic axisymmetric drop shape analysis. Colloid Interface Sci. 176 408-417.
53. Hrncir, E., Rosina, J. (1997) Surface tension of blood. Physiol Res. 46(4) 319-321.
54. Kaneko, J. J., Harvey, J. W., Bruss, M. L. (2008) Clinical biochemistry of domestic animals. 6 ed. Amsterdam.: Elsevier. 916 p.
55. Kazakov, V. N., Vozianov, A. F., Sinyachenko, O. V., Trukhin, D. V., Kovalchuk, V. I., Pison, U. (2000) Studies on the application of dynamic surface tensiometry of serum and cerebrospinal liquid for diagnostics and monitoring of treatment in patients who have rheumatic, neurological or oncological diseases. Adv. Colloid Interface Sci. 86(1-2) 1-38.
56. Kazakov, V. N., Sinyachenko, O. V., Fainerman, V.B., Pison, U., Miller, R. (2000) Dynamic surface tension of biological liquids in medicine. In D. Möbius & R. Miller, (Eds.), Studies in Interface Science v.8 (pp.34–56) Elsevier, Amsterdam.
57. Kratochvil A., Hrncír E. (2001) Correlation between the blood surface tension and the activity of some enzymes. Physiol Res. 50(4) 433-437.
58. Krishnan A., Wilson A., Sturgeon J., Siedlecki C.A., Vogler E.A. (2005) Liquid-vapor interfacial tension of blood plasma, serum and purified protein constituents thereof. Biomaterials. 26(17) 3445-3453.
59. Makievski, A. V. Miller, R., Fainerman, V. B. (1999) Adsorption of Proteins at the Liquid/Air and Liquid/Oil Interfaces as Studied by the Pendent Drop Method. Food Emulsions and Foams, 1 269-284.
60. Makievski, A. V., Miller, R., Fainerman, V. B. (1997) Determination of equilibrium surface tension value by extrapolation via long time approximation. Colloids and Surfaces A. 122 269-273.
61. Mikaelyan, M. S. (2014) Influence of EMI EHF on plasma surface tension of rat blood. Proc. of the Yerevan State Univ., Chemistry and Biology. 48(3) 24–28. https://doi.org/10.46991/PYSU:B/2014.48.3.024
62. Miller, R., Grigoriev, D. O., Kragel, J. (2005) Experimental studies on the desorption of adsorbed proteins from liquid interfaces. Food Hydrocolloids. 19 479–483.
63. Miller, R., Policova, Z., Sedev, R. (1993) Relaxation behavior of human albumin adsorbed at the solution/air interface. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 76 179-185.
64. Miller, R., Aksenenko, V.B., Fainerman, V. B., Pison, U. (2001) Kinetics of adsorption of globular proteins at liquid/fluid interfaces. Colloids Surfaces A, 183 381–390.
65. Möbius, D., Miller, R. (2001) Novel Methods to Study Interfacial Layers. In D. Möbius & R. Miller, (Eds.), Studies in Interface Science v.11 (pp.234–268) Elsevier, Amsterdam
66. Nelson, D. L., Cox, M. M. (2005) Lehninger principles of biochemistry. 4 ed. New York: W.H. Freeman and Company. 1119 p.
67. Nikolov, A. D., Wasan, D. T. (2004) A novel method to study particle–air/liquid surface interactions. Colloids and Surfaces A. 250 89–95.
68. Niño, M. R. R., Patino, J. M. R. (1998) Surface tension of bovine serum albumin and tween-20 at the air–aqueous interface. Journal of the American Oil Chemists Society. 75(10) 1241-1248.
69. Noskov, B. A., Loglio, G. (1998) Dynamic surface elasticity of surfactant solutions. Colloids and Surfaces A. 143 167-183.
70. Noskov, B. A. (2002) Kinetics of adsorption from micellar solutions. Adv. Colloid Interface Sci. 95 237- 293.
71. Paulsson, M., Dejmek, P. (1992) Surface film pressure of -Lactoglobulin, -Lactalbumin and BSA at the Air/Water interface studied by Wilhelmy Plate and Drop Volume. Colloid Interface Sci. 150 394-403.
72. Pitois O., Fritz C., Vignes-Adler M. (2005) Liquid drainage through aqueous foam: study of the flow on the bubble scale. Colloid Interface Sci. 282 458–465.
73. Robertson, B., Van Golde, L. M. G., Batenburg, J. J. (1992) Pulmonary Surfactant: From Molecular Biology to Clinical Practice. Amsterdam: Elsevier. 265-268.
74. Robertson, B., Tlusch, H. W. (1995) Surfactant Therapy for Lung Disease. New York: Marcel Dekker Inc. 127-131.
75. Rosina, J, Kvasnák, E, Suta, D, Kolárová, H, Málek, J, Krajci, L. (2007) Temperature dependence of blood surface tension. Physiol. Res. 56(1) 93-98.
76. Sandev, N., Zapryanova, D., Stoycheva, I., Rusenova, N., Mircheva, T. (2013) Investigation of some haematological and blood biochemical parameters in cattle spontaneously infected with bovine leukosis virus. Mac. Vet. Rev. 36 (2) 107–110.
77. Serrien, G., Geeraerts, G., Ghosh, L. (1992) Dynamic surface properties of adsorbed protein solutions: BSA, casein and buttermilk. Colloids and Surfaces. 68 219-233.
78. Zaitsev, S. Yu. (2015) Application of the correlations between the interfacial tensiometry and biochemical parameters of the animal blood for comprehensive diagnostics. FEBS journal, 282 192.
79. Zaitsev, S. Yu., Maximov, V. I., Milaeva, I. V., Zarudnaya, E. N., Miller R. (2011) Dynamic Tensiometry as Express-Method for Horse Blood. International Journal of Medical and Biological Frontiers. 17(4–5) 377–384.
80. Zaitsev, S. Yu., Milaeva, I. V., Zarudnaya, E. N., Maximov, V. I. (2011) Investigation of dynamic surface tension of biological liquids for animal blood diagnostics. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 383 109–113.
81. Zaitsev, S. Yu. (2016) Dynamic surface tension measurements as general approach to the analysis of animal blood plasma and serum. Advances in Colloid and Interface Science. 235 201-213.
82. Zaitsev, S. Yu., Bogolyubova, N. V., Zhang, X, Brenig, B. (2020) Biochemical parameters, dynamic tensiometry and circulating nucleic acids for cattle blood analysis: a review. PeerJ., (8) e8997.
83. Zaitsev, S. Yu., Solovyeva, D. O. (2015) Supramolecular nanostructures based on bacterial reaction center proteins and quantum dots. Advances in Colloid and Interface Science. 218 34–47.
84. Zaitsev, S. Yu., Solovyeva, D. O., Zaitsev, I. S. (2015) Multifunctional membranes based on photosensitive crown-ether derivatives with advanced properties. Advances in Colloid and Interface Science. 222 755-764.
Рецензия
Для цитирования:
Зайцев С.Ю., Зайцев И.С. Методы тензиометрии в оценке физиолого-биохимического статуса человека и ряда животных. Health, Food & Biotechnology. 2022;4(4). https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i4.s154
For citation:
Zaitsev S.Yu., Zaitsev I.S. Methods of Dynamic Tensiometry in Assessing the Biochemical Status of Animals. Health, Food & Biotechnology. 2022;4(4). (In Russ.) https://doi.org/10.36107/hfb.2022.i4.s154
Просмотров:
610
Послать статью по эл. почте 