"Живой предмет желая изучить,

Чтоб ясное о нем познанье получить,

Ученый прежде душу изгоняет,

Затем предмет на части расчленяет

И видит их, да жаль: духовная их связь

Тем временем исчезла, унеслась!"

И. В. Гете "Фауст"

Раздел II. Биологические объекты в медико-биологических исследованиях Глава 6. Биологические объекты исследования

6.1. Виды биологических объектов и уровни их исследования

В качестве объекта изучения в медико-биологических исследованиях могут выступать различные БО, которые следует расположить в виде иерархической последовательности (рис. 6.1).

Основным элементом медико-биологических исследований можно считать организм, так как именно для изучения этого объекта и управления его состоянием в первую очередь разрабатываются и совершенствуются методы таких исследований. Но организм включает в себя разнообразные органы и функциональные системы, обеспечивающие его жизнедеятельность. Поэтому группы органов и функциональных систем, а также отдельные органы и системы сами могут стать объектами исследования. Органы и функциональные системы состоят из групп клеток, следовательно, и эти биологические объекты, как и отдельные клетки, могут выступать в качестве объектов исследования.

При изучении физиологических процессов, протекающих в организме, большое значение может иметь изучение состава и концентрации различных веществ, содержащихся в организме. Это объясняет причину включения в иерархическую последовательность уровня “Молекулы веществ”. Можно было бы включить в рассматриваемую последовательность еще более низкие уровни материи, но связь этих уровней с функционированием живого организма прослеживается слабо.

Следует обратить внимание на то, что сам организм входит как элемент в некоторую так называемую метасистему – группу или популяцию однотипных организмов, которая в свою очередь выступает элементом метасистемы более высокого уровня, например, в группе всех животных, в биосфере и т.д. Свойства и поведение метасистемы иные, чем свойства и поведение ее отдельных элементов. В то же время на характеристики элементов оказывает влияние вся метасистема, в которую они входят, и, следовательно, при изучении элементов становятся необходимыми знания характеристик метасистемы. Такое рассмотрение иерархии БО отражает их взаимосвязь и еще раз подчеркивает необходимость системного (по всем уровням, влияющим на оценки состояния организма) изучения такого объекта как организм.

Так как любой из рассмотренных БО может стать объектом исследования, то он должен изучаться не только как объект, состоящий из набора других объектов, но и как объект, входящий в качестве элемента в другую систему более высокого уровня. Например, изучая некоторую физиологическую систему организма без нарушения целостности последнего, всегда необходимо иметь в виду, что эта система функционирует в едином организме согласованно с другими функциональными системами и органами. Она испытывает влияние других систем и органов, и сама оказывает влияние на них. Если в соответствии с методикой эксперимента эта система удалена из организма-источника, то она либо быстро погибает, либо (при создании соответствующих условий) будет вести себя иначе, чем в исходном организме.

Биологические объекты, представленные в иерархической последовательности отличаются свойствами (пространственными размерами, агрегатным состоянием, временной шкалой протекающих в них процессов и т.п.), иногда в корне меняющими подходы к их исследованию. Понятно, что методы изучения организма в целом или органов этого организма не могут совпадать с методами изучения групп клеток или отдельных клеток этого организма. Еще в большей степени отличаются подходы к изучению биологических веществ, сопровождающих процессы жизнедеятельности.

Известные методы исследования можно разделить на четыре группы по принципу различия подходов к исследованию БО и на основании различий в их свойствах (см. рис. 6.1, фигурные скобки).

Группа А объединяет методы исследования популяционного уровня, которые позволяют изучать поведение отдельного организма или группы организмов в различных жизненно важных ситуациях. Эта группа обычно объединяет методы медико-соци­ального и психосоциального исследования, а также методы социологии.

Группа Б объединяет методы исследования, которые в две подгруппы: “физиологические методы” и “психологические методы”. Главной особенностью этой группы является то, что все исследования проводятся на самом организме. Он сам непосредственно включен в цикл исследований. Физиологические методы позволяют изучить физические и физико-химические свойства, функциональные возможности, особенности протекания физиологических процессов, как в целом организме, так и в его отдельных органах и функциональных системах. В эту же подгруппу следует включать и методы управления состоянием организма, одной из задач которых является восстановление нарушенных или утраченных в результате воздействий патогенных факторов, травм или иных обстоятельств функций. Психологические методы изучают и способны изменять (восстанавливать, формировать) характеристики личности человека, его интеллектуальные способности, параметры сенсомоторных реакций и многие другие показатели.

Группа В объединяет методы, которые применяются для изучения биологических тканей, групп клеток, микрообъектов, веществ, участвующих в процессах жизнедеятельности целостного организма. В ней также можно выделить две подгруппы. В первую входят методы, предназначенные для изучения биологических материалов, которые взяты из ВС организма. Эти методы позволяют получить важную информацию о процессах жизнедеятельности, о наличии патологических изменений (иногда раньше, чем это становится заметным на уровне целостного организма). Как правило, такие биологические материалы исследуются после их удаления из организма. К другой подгруппе следует отнести методы изучения характеристик ОС, которые влияют на состояние организма. Для этих целей из ОС также выделяются различные исследовательские материалы (так называемые “пробы”), с которыми проводят эксперименты по оценке требуемых характеристик. Методы, входящие в группу В известны как “аналитические методы”.

Методы групп Б и В составляют основу методического обеспечения для изучения организма как живого природного объекта; они же нашли применение в лечебно-диагностической процессе.

Методы группы Г, включающие методы физико-химических, химических, биохимических исследований, позволяют изучать тонкие процессы на уровне взаимодействия отдельных молекул разных веществ, в том числе и веществ биологической природы. Они также занимают свое место в системе методов медико-биологических исследований, но в задачах, связанных в основном с молекулярным и атомарным уровнями биологических исследований. Иногда методы группы Г включают в группу аналитических диагностических исследований, когда необходимо изучать тонкие механизмы нарушений нормального функционирования организма.

При приведении медико-биологических исследований с биологическими объектами необходимо обращать внимание еще на одну их особенность. Любое исследование, любой эксперимент, в котором участвует БО, так или иначе, оказывает влияние на сам объект, изменяя его свойства и влияя на протекающие в нем процессы. Учет этой особенности заставляет разделить БО на две группы, для которых существуют принципиальные отличия в проведении исследований с их участием в качестве объекта исследования.

В первую группу целесообразно включить такие БО, при исследовании которых важнейшее (если не решающее) место при выборе метода исследования занимает проблема сохранения их жизнедеятельности, максимальная безвредность исследовательских процедур. К таким объектам, прежде всего, относятся отдельный живой организм или целая колония организмов (популяция). Отдельный орган или группа органов, физиологическая система, группа клеток или отдельные клетки, продукты (вещества), важные для их жизнедеятельности также следует включить в эту группу, если исследование этих объектов проводится без выделения их из организма. При реализации исследовательской процедуры с этими объектами должно контролироваться любое вмешательство в их функционирование, чтобы не нанести ущерб организму в целом. Для этой группы объектов пригодны как физиологические и психологические методы исследования, так и аналитические прижизненные методы.

Во вторую группу включаются БО, исследование которых можно проводить в условиях, когда они удалены их организма и в дальнейшем уже не участвуют в процессах его жизнедеятельности. Это могут быть отдельные органы и группы клеток, для изучения которых, если в них еще сохраняются процессы жизнедеятельности (но эти процессы уже иные, так как эти объекты удалены из исходного организма!), используются физиологические (микрофизиологические) исследования. В качестве объектов исследования, относящихся к этой группе, выступают упомянутые выше биологические материалы, которые взяты из ВС организма или из ОС, где этот организм существует. С подобными объектами можно проводить более широких спектр исследований, вплоть до их полного уничтожения, если этого требует применяемая методика.

Таким образом, медико-биологические исследования могут проводиться на любой группе БО, однако их реализация для каждой группы различна. При этом часто исследования объектов разного вида целесообразно было бы проводить одновременно, так как только такое исследование может дать достоверные данные по решению медико-биологической задачи. Так, например, для оценки состояния организма человека часто необходимо сопоставлять данные физиологических исследований с данными исследования на органном и клеточном уровнях, полученных с помощью аналитических методов. Однако, такое сопоставление, как правило, осуществить невозможно, так как продолжительность исследовательских процедур, а, следовательно, и данные, используемые для принятия заключений, на самом деле получены для разных состояний организма.