Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биоквалиметрический анализ активности фосфатаз желез кожного покрова серых и черных крыс
.pdf
Материал и методы 21
Таблица 2. Степень гистоэнзиматической активности в клетке, представлен-
ная в различных формах (из: Киладзе, Джемухадзе, 2013, 2016; Джемухадзе,
Киладзе, 2014)
Визуальная
характеристика
активности,
отражающая долю
осадка
Серая шкала,
отражающая
степень
активности
Словесная
характеристика
активности
Следы
или от-
сутствие
актив-
ности
Неотчет-
ливая
актив-
ность
Низкая
актив-
ность
Умерен-
ная
актив-
ность
Средняя
актив-
ность
Высокая
актив-
ность
Знаковая
характеристика
активности
«–» «–(+)» «+(–)» «+» «++» «+++»
Цифровая
характеристика
активности, баллы
«0» «1» «2» «3» «4» «5»
Относительная
характеристика
активности
(K
Enzyme
), %
0/5×100 =
= 0
1/5×100 =
= 20
2/5×100 =
= 40
3/5×100 =
= 60
4/5×100 =
= 80
5/5×100 =
= 100
АТФаза). Дистанция (d), эквивалентная длине отрезка AB, показывает
расстояние между гистохимической активностью кожных желез разнополых особей серых и черных крыс, то есть
()
()
()
2
2
2
КФ КФ ЩФ ЩФ АТФаза АТФаза
.dBA B A B A=−+−+ −
Аналогичным образом рассчитывали межвидовую дистанцию между серыми (С) и черными (Ч) крысами, эквивалентную длине отрезка СЧ.
Расчет дистанции (d) определяли с помощью возможностей сле-
дующего сайта: http://www.mathsolution.ru/math-task/lp-dist-2points.
Трехмерные графики строили с помощью программы «CPM 3D
Plotter», размещенной на сайте https://technology.cpm.org/general/3dgraph/.
Показатели энтропийного анализа (Меркурьева, 1989) включали
расчет энтропии (H, бит), максимальной энтропии (H
max
, бит) и коэффи-
циента информативности (R).
Глава 3 22
Энтропию определяли по следующей формуле:
2
1
log ,
n
ii
i
Н
PP
=
=−
∑
где Р
i
— вероятность (частота) i-го варианта;
n — число значений, которое может принимать система. В приве-
денных расчетах n = 2 за счет Р
1
и Р2.
В качестве вариантов оцениваемого разнообразия берется в расчет
только два состояния ферментных систем — это суммарная фактическая
активность ферментов (P
1
) и нереализованная суммарная активность
ферментов (P
2
).
Максимальную энтропию определяли по следующей формуле:
max 2
log .Hn
=
Коэффициент информативности определяли по следующей формуле:
max
1.
H
RH=−
Сущность многоуровневой модели хемокоммуникационных взаимоотношений заключается в том, что выявление различий активности
ферментов в кожных железах как самцов, так и самок начинается от локально-топографического уровня и заканчивается межвидовым взаимодействием (Джемухадзе, Киладзе, 2012).
Вербальное описание приведенных индексов в многоуровневой
модели связано с тем вкладом ферментной активности на каждом топографическом участке, особи (самец или самка) или вида (самец и самк
а
вкупе) крыс, который выражается через долевое представление, при этом
сумма двух индексов всегда дает единицу. В целом, можно говорить об
аддитивности данной модели. Очевидно, что на первом уровне система
ограничивается топографическим участком кожного покрова и определенным видом фосфатазы как самцов, так и самок [(1)−(2)]. Х
емокоммуникационное взаимодействие характеризуется ответным ходом самцов
и самок. Здесь использован элемент разложения кожного покрова на составные компоненты, то есть элементы анализа ферментных реакций,
что позволяет выявить факторную нагрузку каждого топографического
участка в общей системе информационного поля. Вторая, более высокая
ступень хемокоммуникационного взаимодействия, рассматривается
Материал и методы 23
на уровне особи, то есть кожный покров самцов и самок изучен как еди-
ное информационное поле с учетом активности уже всех видов кожных
желез, расположенных на разных топографических участках [(3)−(4)].
И, наконец, на третьем уровне хемокоммуникационного взаимодействия
рассматривали два вида крыс (суммируя гистохимическую активность по
самцам и самкам каждого вида), что позволило выявить видоспецифич-
ность потенциала информационного поля [(5)−(6)] (Джему
хадзе, Килад-
зе, 2012).
Расчет индекса локального информационного потенциала (далее —
ИЛИП) предлагаем вычислять по следующим формулам:
Самцы
Самцы Самки
Топография
Самцы Самки
,
i
ii
А
I
АА
→
=
+
(1)
Самки
Самки Самцы
Топография
Самцы Самки
,
i
ii
А
I
АА
→
=
+
(2)
где
Самцы Самки
Топография
I
→
— ИЛИП самцов;
Самки Самцы
Топография
I
→
— ИЛИП самок;
Самцы
i
А
— ферментная активность определенного i-го типа желез
в конкретном топографическом участке кожного покрова самца, баллы;
Самки
i
А — ферментная активность определенного i-го типа желез
в конкретном топографическом участке кожного покрова самки, баллы.
Для расчета потенциала информационного поля особи, все пара-
метры активности фосфатаз по всем топографическим участкам сумми-
руются, поэтому результирующие показатели можно выразить следую-
щими соотношениями:
Самцы
11
Самцы Самки
Особь
Самцы Самки
11 11
,
mn
j
i
ji
mn mn
jj
ii
ji ji
А
I
А A
==
→
== ==
=
+
∑∑
∑∑ ∑∑
(3)
Самки
11
Самки Самцы
Особь
Самцы Самки
11 11
,
mn
j
i
ji
mn mn
jj
ii
ji ji
А
I
А A
==
→
== ==
=
+
∑∑
∑∑ ∑∑
(4)
Материал и методы 23
на уровне особи, то есть кожный покров самцов и самок изучен как единое информационное поле с учетом активности уже всех видов кожных
желез, расположенных на разных топографических участках [(3)−(4)].
И, наконец, на третьем уровне хемокоммуникационного взаимодействия
рассматривали два вида крыс (суммируя гистохимическую активность по
самцам и самкам каждого вида), что позволило выявить видоспецифичность потенциала информационного поля [(5)−(6)] (Джему
хадзе, Килад-
зе, 2012).
Расчет индекса локального информационного потенциала (далее —
ИЛИП) предлагаем вычислять по следующим формулам:
Самцы
Самцы Самки
Топография
Самцы Самки
,
i
ii
А
I
АА
→
=
+
(1)
Самки
Самки Самцы
Топография
Самцы Самки
,
i
ii
А
I
АА
→
=
+
(2)
где
Самцы Самки
Топография
I
→
— ИЛИП самцов;
Самки Самцы
Топография
I
→
— ИЛИП самок;
Самцы
i
А
— ферментная активность определенного i-го типа желез
в конкретном топографическом участке кожного покрова самца, баллы;
Самки
i
А — ферментная активность определенного i-го типа желез
в конкретном топографическом участке кожного покрова самки, баллы.
Для расчета потенциала информационного поля особи, все параметры активности фосфатаз по всем топографическим участкам суммируются, поэтому результирующие показатели можно выразить следующими соотношениями:
Самцы
11
Самцы Самки
Особь
Самцы Самки
11 11
,
mn
j
i
ji
mn mn
jj
ii
ji ji
А
I
А A
==
→
== ==
=
+
∑∑
∑∑ ∑∑
(3)
Самки
11
Самки Самцы
Особь
Самцы Самки
11 11
,
mn
j
i
ji
mn mn
jj
ii
ji ji
А
I
А A
==
→
== ==
=
+
∑∑
∑∑ ∑∑
(4)
Глава 3 24
где
Самцы Самки
Особь
I
→
— потенциал информационного поля самцов;
Самки Самцы
Особь
I
→
— потенциал информационного поля самок;
Самцыj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самца в баллах, при этом
Самцы
0,
j
i
А ≥
i = 1, …, n;
j = 1,…, m;
Самкиj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самки в баллах, при этом
Самки
0,
j
i
А ≥
i = 1, …, n;
j = 1, …, m;
i — количество изученных топографических участков и типов желез (i = 1, …, n; n = 6);
j — количество изученных типов фосфатаз (j = 1,…, m; m = 3).
На третьем этапе ферментная активность уже укрупняется до вида,
при этом половые различия не учитываются, а суммируются, формируя
потенциал информационного поля вида, то есть
Серая крыса Черная крыса
Вид
Самцы Самки
Серая
11 11
крыса
Самцы Самки Самцы Самки
Серая Черная
11 11 11 11
крыса крыса
,
mn mn
jj
ii
ji ji
mn mn mn mn
jj jj
ii ii
ji ji ji ji
I
А A
А A А A
→
== ==
== == == ==
=
⎛⎞
+
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
=
⎛⎞⎛⎞
+++
⎜⎟⎜⎟
⎜⎟⎜⎟
⎝⎠⎝⎠
∑∑ ∑∑
∑∑ ∑∑ ∑∑ ∑∑
(5)
Черная крыса Серая крыса
Вид
Самцы Самки
Черная
11 11
крыса
Самцы Самки Самцы Самки
Серая Черная
11 11 11 11
крыса крыса
,
mn mn
jj
ii
ji ji
mn mn mn mn
jj jj
ii ii
ji ji ji ji
I
А A
А A А A
→
== ==
== == == ==
=
⎛⎞
+
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
=
⎛⎞⎛⎞
+++
⎜⎟⎜⎟
⎜⎟⎜⎟
⎝⎠⎝⎠
∑∑ ∑∑
∑∑ ∑∑ ∑∑ ∑∑
(6)
где
Серая крыса Черная крыса
Вид
I
→
— потенциал информационного поля се-
рой крысы;
Ч
ерная крыса Серая крыса
Вид
I
→
— потенциал информационного поля черной
крысы;
Материал и методы 25
Самцыj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самца в баллах, при этом
Самцы
0,
j
i
А ≥
i = 1, …, n;
j = 1, …, m;
Самкиj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самки в баллах, при этом
Самки
0,
j
i
А ≥ i = 1, …, n;
j = 1, …, m;
i — количество изученных топографических участков и типов же-
лез (i = 1, …, n; n = 6);
j — количество изученных типов фосфатаз (j = 1, …, m; m = 3).
Материал и методы 25
Самцыj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самца в баллах, при этом
Самцы
0,
j
i
А ≥
i = 1, …, n;
j = 1, …, m;
Самкиj
i
А
— ферментная активность определенного
j
i
-го типа желез
кожного покрова самки в баллах, при этом
Самки
0,
j
i
А ≥ i = 1, …, n;
j = 1, …, m;
i — количество изученных топографических участков и типов желез (i = 1, …, n; n = 6);
j — количество изученных типов фосфатаз (j = 1, …, m; m = 3).
Глава 4
Уровень полового диморфизма,
межполовой дистанции
в трехмерном пространстве
и энтропии гистохимических параметров
активности фосфатаз кожных желез
серых и черных крыс
Гистоэнзиматические параметры приведены по отдельным топографическим участкам кожного покрова, при этом результаты представлены в виде сравнительного анализа гистоэнзиматической активности
кожных желез самцов и самок серых и черных крыс. Сравнительные таблицы сопровождаются расчетом индекса полового диморфизма, широко
используемого в зоологических исследованиях. Кроме того, в трехмерном пространстве фосфатазной активности кожных жел
ез приведены
межполовые дистанции, которые можно интерпретировать в качестве
интегральных показателей полового диморфизма. В системе координат
фосфатазной активности кожных желез также возможно представить
межвидовые дистанции, которые не учитывают различия полов (координаты усредняют), при этом полученные дистанции позволяют увидеть
уровень различий в активности ферментов на видовом уровне. Использование основных параметров энтропийного анализ
а позволило отразить,
с одной стороны, уровень изменчивости фосфатазной активности,
а с другой стороны, показать степень однородности активности трех типов фосфатаз. В первом случае провели расчет энтропии, а во втором —
коэффициента информативности.
Полагаем, что использование комплексной системы квалиметрической, алгебраической и энтропийной системы представления гистоэнзиматической активности кожных желез серых и че
рных крыс позволит
Уровень полового диморфизма, межполовой дистанции… 27
более точно и достоверно выявить межвидовые различия, тем самым
сформировав группу физиологических критериев, основанных на гисто-
химических характеристиках кожных желез — источников химических
сигналов у позвоночных животных. Данные критерии, наравне с другими
функциональными параметрами, активизирующимися в период размно-
жения, целесообразно использовать в качестве параметров управления
быстрорастущими популяциями серых и черных крыс.
4.1. Сальные железы загривка
Параметры активности фосфатаз сальных желез загривка серых
и черных крыс приведены в таблице 3.
Активность КФ в сальных железах загривка у обоих видов крыс не
достигла высокого уровня, однако у черных крыс уровень активности
данного фермента несколько выше, чем у серых крыс. Сравнивая меж-
половые различия в гистоэнзиматической активности можно отметить,
что у серых крыс как у самцов, так и у самок выявлен умеренный
уровень активности КФ, что указывает на отсутствие по
лового димор-
физма. У самцов черных крыс активность КФ достигла среднего уровня,
при этом у самок она имеет умеренный характер. Рассчитанный индекс
полового диморфизма отличается отрицательным значением.
Таблица 3. Гистоэнзиматическая активность сальных желез загривка серых
и черных крыс
Вид
Стандартное
обозначение
активности
в виде знаков
Квалиметрическое
обозначение
активности,
баллы / %
Индекс
полового
диморфизма
Самцы Самки Самцы Самки
Кислая фосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
+
++
+
+
3 / 60
4 / 80
3 / 60
3 / 60
0
−0.33
Щелочная фосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
++
−(+)
+
+
4 / 80
1 / 20
3 / 60
3 / 60
−0.33
2.00
Аденозинтрифосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
+(−)
−(+)
+
−(+)
2 / 40
1 / 20
3 / 60
1 / 20
0.50
0
Уровень полового диморфизма, межполовой дистанции… 27
более точно и достоверно выявить межвидовые различия, тем самым
сформировав группу физиологических критериев, основанных на гистохимических характеристиках кожных желез — источников химических
сигналов у позвоночных животных. Данные критерии, наравне с другими
функциональными параметрами, активизирующимися в период размножения, целесообразно использовать в качестве параметров управления
быстрорастущими популяциями серых и черных крыс.
4.1. Сальные железы загривка
Параметры активности фосфатаз сальных желез загривка серых
и черных крыс приведены в таблице 3.
Активность КФ в сальных железах загривка у обоих видов крыс не
достигла высокого уровня, однако у черных крыс уровень активности
данного фермента несколько выше, чем у серых крыс. Сравнивая межполовые различия в гистоэнзиматической активности можно отметить,
что у серых крыс как у самцов, так и у самок выявлен умеренный
уровень активности КФ, что указывает на отсутствие по
лового диморфизма. У самцов черных крыс активность КФ достигла среднего уровня,
при этом у самок она имеет умеренный характер. Рассчитанный индекс
полового диморфизма отличается отрицательным значением.
Таблица 3. Гистоэнзиматическая активность сальных желез загривка серых
и черных крыс
Вид
Стандартное
обозначение
активности
в виде знаков
Квалиметрическое
обозначение
активности,
баллы / %
Индекс
полового
диморфизма
Самцы Самки Самцы Самки
Кислая фосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
+
++
+
+
3 / 60
4 / 80
3 / 60
3 / 60
0
−0.33
Щелочная фосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
++
−(+)
+
+
4 / 80
1 / 20
3 / 60
3 / 60
−0.33
2.00
Аденозинтрифосфатаза
Серая крыса
Черная крыса
+(−)
−(+)
+
−(+)
2 / 40
1 / 20
3 / 60
1 / 20
0.50
0
Глава 4 28
Активность ЩФ в сальных железах загривка как у серых, так
и у черных крыс не достигла высоких значений, при этом у черных крыс
уровень активности ЩФ существенно ниже, чем у серых крыс. Активность ЩФ у самцов серых крыс средняя, а у самок — умеренная. Индекс
полового диморфизма имеет отрицательное значение. Активность ЩФ
у самцов черных крыс отличает
ся неотчетливым характером, однако
у самок достигает умеренного уровня. Индекс полового диморфизма
имеет высокое положительное значение.
Активность АТФазы в сальных железах загривка у серых и черных
крыс варьирует от очень низкой до умеренной, при этом высокого уровня активности зарегистрировано не было. Для самцов серых крыс характерна низкая активность АТФазы, а дл
я самок — умеренная. Индекс полового диморфизма характеризуется положительным значением. Активность АТФазы для обоих полов черных крыс отличается неотчетливым
характером. Половой диморфизм по данному ферменту не выявлен.
На следующем этапе гистоэнзиматическая активность сальных же-
лез загривка серых и черных крыс представлена в виде координ
ат, что
является необходимым действием для расчета межполовых дистанций
(табл. 4), а также их отображения в трехмерном пространстве (рис. 2).
Полученные результаты указывают на более значительную дистанцию между значениями гистохимической активности фосфатаз сальных желез загривка между самцами и самками у черных крыс по сравнению с серыми крысами.
Для нахождения межвидовой дистанц
ии гистоэнзиматические параметры сальных желез загривка самцов и самок по серым и черным
крысам усредняли, что позволило получить новые координаты, характерные для каждого вида (табл. 5).
Таблица 4. Расстояние между гистохимической активностью сальных желез
загривка самцов и самок серых и черных крыс
Вид
диких
крыс
Координаты самцов —
A(КФ, ЩФ, АТФаза)
Координаты самок —
B(КФ, ЩФ, АТФаза)
Межполовая
дистанция,
эквивалентная
длине отрезка AB
Серая
крыса
A(3, 4, 2) B(3, 3, 3) 1.41
Черная
крыса
A(4, 1, 1) B(3, 3, 1) 2.24
Уровень полового диморфизма, межполовой дистанции… 29
Таблица 5. Расстояние между гистоэнзиматической активностью сальных же-
лез загривка серых и черных крыс
Координаты
серых (С) крыс −
С(КФ, ЩФ, АТФаза)
Координаты
черных (Ч) крыс −
Ч(КФ, ЩФ, АТФаза)
Межвидовая дистанция,
эквивалентная
длине отрезка СЧ
С(3, 3.5, 2.5) Ч(3.5, 2, 1) 2.18
(а)
(б)
Рис. 2. Пространственное соотношение гистоэнзиматической активности саль-
ных желез загривка самцов (A) и самок (B) серых (а) и черных (б) крыс. Приме-
чание: + х — активность КФ; + y — активность ЩФ; + z — активность АТФазы
Уровень полового диморфизма, межполовой дистанции… 29
Таблица 5. Расстояние между гистоэнзиматической активностью сальных же-
лез загривка серых и черных крыс
Координаты
серых (С) крыс −
С(КФ, ЩФ, АТФаза)
Координаты
черных (Ч) крыс −
Ч(КФ, ЩФ, АТФаза)
Межвидовая дистанция,
эквивалентная
длине отрезка СЧ
С(3, 3.5, 2.5) Ч(3.5, 2, 1) 2.18
(а)
(б)
Рис. 2. Пространственное соотношение гистоэнзиматической активности сальных желез загривка самцов (A) и самок (B) серых (а) и черных (б) крыс. Примечание: + х — активность КФ; + y — активность ЩФ; + z — активность АТФазы
Глава 4 30
На следующем этапе осуществили энтропийный анализ по отношению к гистохимической активности сальных желез загривка самцов
и самок серых (табл. 6) и черных (табл. 7) крыс.
Таблица 6. Энтропийный анализ ферментной активности в сальных железах
загривка самцов и самок серых крыс
Тип фосфатазы
Самцы Самки
СОА КОА
K
Enzyme
,
%
СОА КОА
K
Enzyme
,
%
Кислая фосфатаза
Щелочная фосфатаза
Аденозинтрифосфатаза
+
++
+(−)
3
4
2
60
80
40
+
+
+
3
3
3
60
60
60
Суммарная фактическая
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
1
)
—
—
—
—
180
0.60
—
—
—
—
180
0.60
Нереализованная суммарная
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
2
)
—
—
—
—
120
0.40
—
—
—
—
120
0.40
Максимальная суммарная
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
1
+ Р2)
—
—
—
—
300
1.00
—
—
—
—
300
1.00
Энтропия
2
1
log ,
n
ii
i
Н PP
=
=−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
∑
бит*
0.9710 0.9710
Максимальная энтропия
(
)
max 2
log ,Hn=
бит
1.0000 1.0000
Коэффициент
информативности
max
1HRH=−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
0.0290 0.0290
* Примечание: Рi — вероятность (частота) i-го варианта; n — число значений,
которое может принимать система. В рассматриваемом примере n = 2 за счет
Р
1
и Р2.
Уровень полового диморфизма, межполовой дистанции… 31
Анализируя данные таблицы 6, можно отметить равенство значе-
ний частот различных параметров гистоэнзиматической активности саль-
ных желез загривка как у самцов, так и у самок серых крыс, что привело
к одинаковым значениям энтропии и коэффициента информативности.
Таблица 7. Энтропийный анализ ферментной активности в сальных железах
загривка самцов и самок черных крыс
Тип фосфатазы
Самцы Самки
СОА КОА
K
Enzyme
,
%
СОА КОА
K
Enzyme
,
%
Кислая фосфатаза
Щелочная фосфатаза
Аденозинтрифосфатаза
++
−(+)
−(+)
4
1
1
80
20
20
+
+
−(+)
3
3
1
60
60
20
Суммарная фактическая
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
1
)
—
—
—
—
120
0.40
—
—
—
—
140
0.47
Нереализованная суммарная
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
2
)
—
—
—
—
180
0.60
—
—
—
—
160
0.53
Максимальная суммарная
активность фосфатаз:
в %
в частотах (Р
1
+ Р2)
—
—
—
—
300
1.00
—
—
—
—
300
1.00
Энтропия
2
1
log ,
n
ii
i
Н PP
=
=−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
∑
бит*
0.9710 0.9975
Максимальная энтропия
(
)
max 2
log ,Hn=
бит
1.0000 1.0000
Коэффициент
информативности
max
1HRH=−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
0.0290 0.0025
* Примечание: Рi — вероятность (частота) i-го варианта; n — число значений,
которое может принимать система. В рассматриваемом примере n = 2 за счет
Р
1
и Р2.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]