Отзыв официального оппонента 2 (Биофизические механизмы формирования твердофазных структур биологических жидкостей человека)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТАдокторабиологическихГенриховнынаВладимировичатвердофазныхнаук,профессорадиссертационную«БиофизическиеструктурработуМаксинойШабалинамеханизмыбиологическихАлександрыВладимираформированияжидкостейчеловека»,представленную на соискание учёной степени доктора биологическихнаук по специальности 03.01.02 – биофизикаАктуальность темыВ биологических жидкостях происходят высокоскоростные изменениямолекулярного состава и характера взаимодействия различных компонентовв физиологических, экстремальных и патологических состояниях.

Такиеизмененияявляютсянаиболееинформативнымиприисследованиигомеостаза на молекулярном уровне и могут служить основой длядиагностики различных заболеваний на самых ранних стадиях.Актуальность темы исследования В.В. Шабалина предопределенапрежде всего необходимостью обобщения имеющихся и поиска новыхэкспериментально-теоретических подходов к изучению разнообразныхсогласованных процессов, происходящих в биологических жидкостях. Этипроцессы можно рассматривать как самоорганизующиеся.

Одним из видовсамоорганизацииявляютсятакназываемыенеравновесныефазовыепереходы. Например, формирование структур в жидкости при её переходе втвёрдую фазу при высыхании. Такого рода фазовый переход позволяет,изучая систему на макроскопическом уровне ее самоорганизации, получатьинформацию относительно поведения системы на молекулярном уровне.Число работ, посвящённых исследованию структур при высыханиибиожидкостей, растёт достаточно быстрыми темпами. Вместе с тем, ростмасштабов подобных исследовательских работ в разных областях медицины,биофизики, биологии и других приводят к расширению методическихподходов, применяемых для исследования динамики биожидкостей наразных стадиях фазовых переходов. В представленной работе критическианализируются известные достижения и теоретические положения другихавторов по вопросам фазовых переходов различных жидкостей.Автор показывает, что решение задач широкого применения методовструктурного анализа биологических жидкостей в широкой медицинскойпрактикетребуетсозданияметодикколичественнойоценкииавтоматизированного анализа растровых фрагментов текстур твердой фазыбиологических жидкостей с учетом их особенностей и разнообразия.Таким образом, тема диссертационного исследования весьма актуальнас экспериментально-теоретических и методологических позиций, а такжеввиду значимой практической ценности.Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендацийОбоснованностьнаучныхположений,выводовипрактическихрекомендаций не вызывает сомнений, поскольку проведены исследованиястатистически значимого числа биологических объектов клиническогопроисхождения и их искусственных аналогов, на основании которых сделансравнительный анализ механизмов их структурной организации в процессефазовогоперехода;использованыизвестныеипредложеныновыекачественные и количественные параметры оценки структур твёрдой фазыбиологических жидкостей и их искусственных аналогов; проведенасравнительня оценка структур твёрдой фазы биожидкостей, полученных отпрактически здоровых людей и пациентов с различными видами патологии.Статистическая обработка осуществлялась с использованием современногопакетаприкладныхпрограмм,чтоопределяетвысокуюстепеньдостоверности полученных результатов.Выводы полностью соответствуют поставленной цели и задачам.Практическиерекомендациидиссертацииобоснованыфактическимматериалом, логично следуют из полученных результатов, сформулированы2конкретно, понятны и представляют несомненный научный и практическийинтерес для разных направлений медицины и биологии.Оценка новизны и достоверностиМногосторонний подход, примененный в ходе исследования текстуртвердой фазы биологических жидкостей, позволил автору описать новыемаркеры, характерные для определённых заболеваний и тяжести теченияпатологических процессов, отследить динамику изменения текстур маркеровв ходе лечения.

Направление исследований диссертационной работы носиторигинальный и принципиально новый характер. Количественная оценкапараметров текстур твердой фазы представляет несомненный практическийинтерес для стратификации рисков развития патологии у пациентов.Использование параметров текстур изображений может помочь приоптимизации критериев выбора терапии больных с определённой патологией.Для подтверждения теоретических положений автором проведеныэкспериментальные исследования, целью которых явилась сравнительнаяоценка механизмов структуризации биологических жидкостях и искусственных белково-солевых растворов при фазовых переходах. Врезультате была впервые установлена идентичность этих механизмов, чтоуказывает на общую закономерность процессов смены фазовых состоянийжидкостей при клиновидной дегидратации.Проведеночисленноемоделирование,врезультатекоторогопредставлен математический аппарат описания процессов формированиятвердой фазы биологических жидкостей, с учетом переноса растворенныхвеществ в различных областях капли, который оказывает заметное влияниенапроцесспространственногоперераспределениякомпонентовбиологических жидкостей при клиновидной дегидратации, что позволяетточнее представить механизм формирования системообразующих структуртвердой фазы.3Содержание работыДиссертационная работа изложена на 375 страницах машинописноготекста, построена по традиционному плану и состоит из введения, обзоралитературы, 4 глав результатов собственных исследований, заключения,выводов, практических рекомендаций и списка цитированной литературы.Библиографический список включает 163 источников отечественных и 206зарубежных авторов.

Работа иллюстрирована 107 рисунками и 16таблицами.ВведениеВо введении излагается актуальность проблемы, определяется цельработы и задачи, поставленные для достижения цели. Автор даетхарактеристику научной новизне, теоретической и практической значимостирезультатов работы, отмечает, что методологической основой даннойдиссертационнойработыявилсякомплексныйподходвизученииестественного и смоделированного процесса перехода биологическихжидкостей в твердую фазу.В обзоре литературы рассмотрены работы, посвященные физикохимическимибиологическихбиофизическимжидкостей.основамСложностьпроцессовсамоорганизацииструктурногосостояниябиологических жидкостей (кровь, ротовая жидкость, слизевой секрет полостиноса) рассмотрена в рамках поведения высокодисперсных систем, в которыхбелки плазмы крови, соли и некоторые органические соединения находятся всложном взаимодействии между собой.

Из обзора литературы следует, чтоподавляющее большинство работ соотносит поведение биологическихжидкостейсвысокоразвитойособенностьюповерхностивысокодисперсныхразделафаз.систем-наличиемПодчеркивается,чтобиологические жидкости могут находиться в равновесном и неравновесном4состояниях, при которых протекает совокупность физико-химическихпроцессов, а переход биологической жидкости из гидратированного вдегидратированное состояние приводит их структуру в интегрированный,устойчиво упорядоченный вид.Рассмотрены работы по изучению этапов получения «цифровых»изображений биологических жидкостей, отображающих наблюдаемуюмикроскопическуюобоснованиюкартину.Особоенеобходимостивниманиепримененияуделеноалгоритмовработампоподготовкиизображения к распознаванию.

В целом, проведенный анализ профильныхпубликаций подводит автора к целевым установкам и задачам собственныхисследований.Во второй главе автор даёт развёрнутое представление о методологиипроведенных исследований. В данном разделе диссертации последовательноопределён порядок микроскопии биологических препаратов, приводятсяспособы и этапы приготовления препаратов, особенности методик анализа,рассмотреныфакторы,влияющиенакачествонаблюдаемоймикроскопической картины и адекватность результатов исследования.Показаны методы обработки и распознавания изображений, рассматриваютсяалгоритмы сегментации изображений, наиболее актуальные при выделенииобъектов в изображениях оптической микроскопии.

Следует отметить, чтометодологический подход к исследованиям характеризуется новизной,оригинальностью и опирается на современные требования к организациинаучных исследований.В третьей главе разработана модель, описывающая динамикуфазового фронта золь–гель и эволюцию формы многокомпонентногораствора, высыхающего в виде капли, лежащей на горизонтальнойплоскости. Модель обеспечивает возможность исследования гидродинамикитечений внутри капли, в том числе процессов адсорбции и разделениямакрокомпонент раствора при осаждении, формирования пленки геля и5динамику основных параметров капли (объем, масса, контактный угол,скорость движения фазового фронта). Исследование таких параметровпредставляет собой новый подход к оценке патофизиологических измененийорганизма,отражающихсявструктурныхпараметрахбиологическихжидкостей.В четвертой главе представлены результаты исследования процессоввпростых по составу упрощённых искусственных аналогов биологическихжидкостей, состоящих не более чем из двух или трех компонентов.