5. Экспериментальное моделирование фдэ.

При выборе модели для лабораторного исследования ФДЭ внимание в первую очередь привлекает кровь. В самом деле, гемоглобин – белок, ответственный за транспорт кислорода от легких ко всем клеткам и тканям организма – сосредоточен в эритроцитах – главной составной части крови. В 1 мм³ крови содержится  510⁶ эритроцитов, их суммарный объем превышает объем следующих за ними по присутствию в крови телец (лейкоцитов и тромбоцитов) примерно в 50 раз. Эритроцит представляет собой дискоцит (тор без отверстия) со средним диаметром  8 мкм, наименьшей толщиной (в центре)  0,91 мкм и толщиной «бублика»  1,72,4 мкм (рис.7). Отметим, однако, что такая геометрия присуща эритроциту только в изотоническом растворе. Поскольку эритроцит не содержит ядра и его свойства определяются внешней мембраной, форма (а, следовательно, и соотношение между объемом и внешней поверхностью) эритроцита существенно зависят от осмотического давления (рис7б,в). Тем самым величина осмотического давления является параметром, определяющим ход транспорта газов через клетки и ткани, а с ним – и весь метаболизм клетки. Но присутствие ФС влияет как раз на мембранный транспорт, т.е. управляет осмотическим давлением. Одновременно ФС окисляет гемоглобин, поскольку ключевым процессом для ФДТ является генерация и последующее химическое тушение синглетного кислорода. Таким образом, именно эритроциты первыми «принимают на себя» воздействие ФС. Под действием ФС происходит сначала изменение геометрии эритроцитов, затем их гемолиз - разрыв мембраны и гибель эритроцита как организованной формы кровяных телец. При этом, ввиду преобладания эритроцитов среди других элементов крови, оптические, механические и прочие свойства крови определяются в основном эритроцитами. Следовательно, при гемолизе следует ожидать радикального изменения оптических свойств крови (поглощения, рассеяния), выражающегося в изменении экстинкции среды. Этот факт, давно известный биологам, и закладывается в основу лабораторного моделирования ФДЭ. С оптической точки зрения, кровь представляет собой суспензию (взвесь) эритроцитов в практически прозрачной среде. Уже изменение формы эритроцита приводит к слабому, но вполне регистрируемому изменению спектра пропускания суспензии, поскольку рассеяние при сферуляции эритроцитов возрастает, а поглощение падает. Суммарная экстинкция оказывается минимальной при полной сферуляции эритроцитов. Полная же гемолизация крови приводит к резкому падению оптической плотности, причем количественное описание этого эффекта на сегодня в литературе отсутствует. Если, например, предположить, что при разрыве мембраны все молекулы гемоглобина оказываются в растворе и рассеивают как рэлеевские частицы (средний размер молекулы гемоглобина 11117 нм, т.е. наибольший поперечник мал по сравнению с длиной волны света), то такого резкого падения оптической плотности, как наблюдается в эксперименте, расчет не дает. Ряд гипотез, выдвигавшихся для объяснения этого эффекта, еще ждет своего экспериментального подтверждения. То, что в результате ФДЭ кровь из классической мутной среды (суспензия с большим рассеянием и поглощением) превращается в раствор, близкий к коллоидному, может быть взято за основу экспериментальной методики (рис.8).