1.3. Методология дисциплины
Методология патологической физиологии как базовой медико-биологической дисциплины основана на принципах исследования, которые носят взаимодополняющий характер и сопряжены с уровнем структурно-функциональной организации объекта изучения:
метод экспериментальных лабораторных исследований на биологических объектах различных уровней организации;
метод сравнительно-патологический (эволюционный);
метод клинических наблюдений;
метод моделирования патологических процессов на реальных биологических объектах и их упрощенных моделях;
метод формализованного моделирования и теоретического анализа.
Главный метод в развитии патологии как науки и изучении ‒ экспериментальный, который направлен на разработку феноменологии конкретных патологических процессов. Его применение является базовым в накоплении данных и основывается на моделировании (воспроизведении) разнообразных болезней, патологических состояний, процессов и реакций различных биологических систем различных уровней организации в ответ на действие изучаемых патогенных факторов (см. рис. 1.2).
Моделирование патологических процессов и болезней с применением разнообразных методов исследования является необходимым элементом разработки и создания фармакологических средств профилактики и лечения. Важнейшим методологическим принципом исследования патологических процессов является принцип адекватности объекта моделирования, способов моделирования и комплекса методов изучения исследуемых патологических процессов.
В медицине метод моделирования болезней и патологических процессов был разработан и внедрен именно патофизиологами. Наиболее яркий пример ‒ модельные исследования Н.Н. Аничкова и С.С. Халатова, которые с помощью целенаправленного регулирования диеты у подопытных животных установили ключевые звенья патогенеза атеросклеротических процессов.
Просмотр видеоролика «Метод экспериментального моделирования»
Рисунок 1.2. Моделирование в патофизиологии
Применение экспериментальных лабораторных исследований и клинических наблюдений позволяет:
проводить изучение в динамике возникновения, течения и исхода патологических процессов/болезни;
дифференцировать стадии болезни/патологических процессов на их составляющие;
проводить объективный сравнительный анализ деятельности больного организма, его систем и органов, при соответствующем контроле относительно показателей нормы;
определять значимость и последовательность возникновения причинно-следственных связей при различных по течению и исходу болезнях и патологических процессах;
изучать в динамике эффекты и механизмы действия различных повреждающих факторов и лечебно-профилактических средств;
объективно изучать этиологию, патогенез и проявления различных заболеваний, патологических состояний, процессов и реакций;
выявлять общие патологические (медицинские) и общебиологические закономерности динамики болезни с последующей экстраполяцией на человека.
Применимость методов экспериментального моделирования ограничивается определенными требованиями:
в силу видовых особенностей невозможно моделирование и воспроизведение у животных влияния разных социальных факторов, определяющих развитие у животных болезней и различных патологических процессов;
проведение исследований на животных требует соблюдения определенных гуманитарных принципов.
Существенные ограничения в постановке экспериментов на животных обусловлены деонтологическими аспектами в связи с возможностью причинения подопытным животным неоправданных страданий. С марта 2010 г. в России введены в действие Принципы надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ 33044-2014), предусматривающие приведение доклинических, внеклинических, экспертных и других исследований в соответствие с международными стандартами GLP (Good Laboratory Practice - Надлежащая лабораторная практика). Отечественные стандарты надлежащей лабораторной практики являются системой норм, правил и указаний, направленной на обеспечение согласованности и достоверности результатов лабораторных исследований, в том числе предусматривающих условия содержания животных и требования по выполнению необходимых процедур.
Метод клинических наблюдений в настоящее время играет все большую роль в изучении патологии, особенно клинической патофизиологии, так как постоянно совершенствуются и внедряются в клиническую практику новые высокоинформативные методы инструментального обследования больных в динамике заболевания, основанные на эндоскопии, ультразвуковой диагностике, компьютерной томографии, изотопном анализе. Их применение позволяет прижизненно исследовать как исходное состояние, так и диагностировать соответствующие отклики организма на разнообразные функциональные нагрузки. В качестве примера (см. рис. 1.3) представлены возможности метода позитронно-эмиссионной томографии применительно к диагностике процесса метастазирования злокачественных новообразований.
Рисунок 1.3. Исследования метастазирования меланомы с применением позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ)
Метод клинических наблюдений имеет определённые ограничения. В частности, далеко не всегда возможно проследить начальные стадии заболевания (до поступления больного в клинику). Трудно стандартизировать условия клинических наблюдений у разных больных в различных регионах и условиях их проживания. Исключено использование неизвестных и не апробированные в модельных исследованиях фармакологических препаратов, или их ингредиентов не прошедших доклинические испытания.
Сравнительно-патологический метод позволяет изучать патологические процессы и болезни у живых объектов, находящихся на разных ступенях эволюционного развития: от простейших до приматов и человека. Данный метод был разработан отечественным биологом И.И. Мечниковым при открытии фагоцитоза и воспаления.
Метод моделирования патологических процессов на реальных биологических объектах и их упрощенных моделях в настоящее получил наибольшее распространение, так как с его помощью возможно получение результатов, поддающихся однозначной интерпретации полученных в исследованиях с модельными объектами, для последующего переноса на реальные объекты. Метод биофизического моделирования позволяет использовать физические и физико-химические аналоги биологически структур, моделирующие их свойства как в норме, так и при различных патологических процессах. Более того, общепринятым для изучения фармакодинамики и фармакокинетики является термодинамический принцип моделирования на животных с последующей экстраполяцией данных на человека. Данный метод применяется для определения не только эффективных терапевтических доз (фармакология), но и токсических характеристик соответствующих препаратов. В качестве числового критерия экстраполяции применяется соотношения эффективных доз препарата на единицу массу тела и удельной метаболической теплопродукции животных и человека.
Метод формализованного моделирования и теоретического анализа с использованием современной вычислительной техники позволяет:
математически моделировать различные формы патологических процессов;
детализировать механизмы их развития;
выяснять причинно-следственные связи;
изучать иерархию взаимодействий механизмов;
прогнозировать варианты течения и исхода нарушений в организме в зависимости от моделируемых условий и факторов.
Метод теоретического анализа и обобщения как основа врачебного мышления позволяет проводить теоретические разработки различных методологических аспектов многообразных видов патологии, формулировать различные научные положения, теории и концепции, фундаментальные понятия и категории общей патологии и медицины. Патофизиология (как и ряд других фундаментальных медицинских и биологических научных специальностей) представляет собой интеллектуальную базу медицины, основу профессионального врачебного интеллекта и решения актуальных медицинских проблем. По сути своей, врачебное мышление — одна из наиболее тонких и трудных разновидностей интеллектуального моделирования в практической деятельности человека. Осмотрев и выслушав больного человека, изучив результаты различных исследований (биохимических, электрофизиологических, функциональных и пр.), врач создает модель пациента и его заболевания. С учетом этого он моделирует схему дальнейшего диагностического поиска, методы (стратегию, алгоритм) лечения и профилактики заболевания у конкретного пациента.