Обработка результатов анализов крови и мочи при диагнозе IgA-нефропатия методами математической статистики

Содержание Введение.

1. Физиологические аспекты проблемы.

1.1 Нормальная и патологическая физиология эритроцитов.

1.2 Анатомо-физиологические особенности строения почек.

1.3 Гематурический синдром.

1.4 IgA-гломерулонефрит.

2. Элементы математической статистики.

2.1 Свойства случайных величин.

2.2 Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

2.3 Нормальное распределение непрерывной случайной величины.

3. Обработка результатов анализов крови и мочи при диагнозе Iga-нефропатия методами математической статистики.

3.1 Статистическая обработка результатов исследования мазков крови.

Заключение

.

Список использованной литературы Введение В связи с ростом почечных заболеваний среди детей в Республике Саха (Якутия) и с проблемами существующих традиционных методов диагностирования на ранних стадиях этих заболеваний становится актуальнымразработка новых методов исследования, в том числе и с применением медицинской физики в формировании методов комплексного исследования анализов крови и мочи для своевременного и правильного диагностирования[1].

Часто симптомом заболевания почек является гематурия, характеризующаяся появлением более 1 миллиона эритроцитов в суточной порции мочи. Поэтому результаты исследования эритроцитов и других биологических объектов в мазках мочи и крови при гематурическом синдроме являются важной информацией для выявления причины возникновения и диагностирования в условиях недостаточной изученности таких заболеваний, как острый гломерулонефрит, капилляротоксический гломерулонефрит, острый тубулоинтерстициальный нефрит, IgA-нефропатия, геморрагический васкулит, нефротический синдром.

Согласно современным научным данным, IgA-нефропатия является самой распространенной формой гломерулонефрита и оценивается как 5,2 случая на 100 000 населения. Ее выявляют в 40% биопсий, выполненных по поводу гломерулярного поражения в Азии, по сравнению с 20% - в Европе и 10% - в Северной Америке.

В настоящее время отмечается низкая информативность традиционных методов обследования на ранних стадиях заболеваний, что может привести к неверной постановке диагноза и к нерациональной терапии. Поэтому необходимо внедрение новых современных методов диагностики при заболеваниях почек, сопровождающихся гематурическим синдромом, для назначения рациональной терапии и проведения реабилитационных мероприятий, которые могут предупредить развитие осложнений, в том числе и хронической почечной недостаточности.

Цель: провести аналитическое исследование морфологии эритроцитов крови и мочи больных с диагнозом IgA-гломерулонефрит (болезнь Берже) методами математической статистики.

Актуальность: В последнее время в республике Саха (Якутия) наблюдается тенденция роста сложно диагностируемой болезни Берже среди детей азиатской национальности, которая часто приводит к инвалидизации больных. В связи с развитием методов медицинской физики появилась возможность решения проблемы разработки новых методов исследования данного заболевания с использованием современного физического оборудования и методов экспериментальной физики и математической статистики.

Объект исследования: мазки крови и мочи здоровых и больных IgA-нефропатией детей. Исследование? проводилось?на?базе?Республиканской больницы № 1 — Национального центра медицины города Якутска. На данном этапе были исследованы 8 человек, из них 5 — больных и 3 — относительно здоровых, составляющих контрольную группу.

Задачи:

· Обзор литературы по свойствам и морфологии эритроцитов, по строению и функциям почек, по IgA-нефропатии, по статистической обработке экспериментальных данных.

· Проведение исследования мазков крови и мочи на растровом электронном микроскопе JSM-7800 °F фирмы JEOL в учебно-научно-технологической лаборатории «Графеновые нанотехнологии» парка оборудования Центра коллективного пользования Арктического инновационного центра Многоотраслевого научно-инновационного образовательного комплекса СВФУ им. М. К. Аммосова.

· Определение основных статистических характеристик линейных размеров исследуемых объектов и построение их вероятностного распределения.

· Проведение сравнительного анализа полученных характеристик для детей, больных IgA-нефропатией с результатами контрольной группы.

Степень разработанности темы. Исследования на растровом электронном микроскопе эритроцитов крови и мочи больных IgA-гломерулонефритом ранее не проводились.

На растровом электронном микроскопе были выполнены исследования крови онкологических больных Чаплыгиной М. А. (ГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет») и др. 4]?Они исследовали кровь больных? раком?почек ?и ?раком предстательной? железы.?Аналитическое исследование распределения эритроцитов проводилось с помощью растровой электронной микроскопии с последующим использованием методов математической статистики.

Также были проведены исследования методов, улучшающих качество диагностики заболеваний, связанных с патологией коллагена IV Потемкиной А. П. (ФГБУ НЦЗД РАМН, Москва) и др. 5] Обследованы 57 детей с гематурией. Всем обследованным больным была выполнена биопсия почки с последующим световым, иммуногистохимическим и электронным исследованиями нефробиоптата. Установлено, что IgA-нефропатия оказалась причиной гематурии в 35% случаев.

Методологическая база исследования. Исследования проводились при ускоряющем напряжении 1 кВ и 2 кВ с подачей напряжения на исследуемый объект от 8 до 10 В. Измерения были проведены нижним детектором вторичных электронов. Выбор такого режима измерения позволил проводить исследования без напыления проводящих покрытий и без повреждения исследуемого объекта.

В данной работе на основе эмпирических данных исследований мазков крови и мочи были проведены обработка результатов и анализ методами математической статистики. В ходе первичной обработки результатов были проведены расчеты основных статистических характеристик линейных размеров эритроцитов и других биологических объектов, обнаруженных в исследуемом материале.

Источники: статьи и публикации российских и зарубежных ученых по нефрологии и электронной микроскопии, учебники и учебные пособия для медицинских вузов, учебники по биофизике и математической статистике, учебные пособия по экспериментальной статистике.

Теоретическая значимость исследования заключается в изучении физических свойств эритроцитов при IgA-гломерулонефрите.

Практическая значимость исследования заключается в выявлении статистического распределения размеров эритроцитов при данной патологии и способствовании формированию новых методов диагностики.

1. Физиологические аспекты проблемы.

1.1 Нормальная и патологическая физиология эритроцитов Эритроциты? привлекают? все? большее? внимание? в? связи? с? тем,? что? обнаружена? высокая? биологическая? активность их? мембраны,? способной? адсорбировать,?транспортировать,?а?в?некоторых?случаях?и?метаболизировать? гормоны,?нейромедиаторы,?иммунологически активные вещества? и другие? соединения, а также? выполняют?ряд?важных?для?организма?функций, одной из которых является транспорт? газов содержащимся в них гемоглобином.

В крови здоровых людей 97% эритроцитов по форме определяются как дискоцитарные клетки с гладкой поверхностью и диаметром 6,5−8,0 мкм. Они обладают уникальной способностью к изменениям формы и размеров, что позволяет им свободно проходить через микроциркуляторное русло. Деформации эритроцита обусловливаются молекулярной организацией мембраны и физико-химическими свойствами образующих ее молекул. Особая роль в обеспечении упругих способностей (при сдвиговой деформации) и поддержании формы клетки отводится белковому цитоскелетумембран эритроцитов.

Нормальное функционирование эритроцитов обеспечивает стабильный электрический заряд[6]. При патологических состояниях заряд может существенно изменяться в результате модификаций физико-химической структуры клеточной поверхности, а также вследствие нарушения состава окружающей среды.

Среди многообразия факторов, определяющих форму эритроцита, выделяют: систему мембранных белков, составляющих ее цитоскелет; липидную компоненту мембраны, химический состав и ее возможную неоднородность вдоль мембраны; концентрацию ионов; АТФ; РО₂; электростатические факторы (поверхностный заряд мембраны и состояние ионизации белков цитоскелета); состояние молекул гемоглобина, внутриклеточных структур[7].

Эритроцитарная мембрана — композитарная структура; ее основу составляет липидный бислой с асимметрично встроенными белками — гликофоринами, которые, благодаря большому количеству остатков сиаловой кислоты, ответственны примерно за 60% отрицательного заряда на поверхности эритроцитов. Мембранные белки способны влиять на липиды, изменяя их молекулярную упорядоченность и ограничивая подвижность анулярных липидов, вызывая изменение низкочастотных колебаний липидной фазы, стимулируя разделение фаз и способствуя асимметричному распределению липидов[8]-. Липиды мембраны регулируют подвижность и активность внутримембранных белков, обеспечивая клетке селективную проницаемость и нормальное функционирование мембранных ферментов и рецепторов[11].

Эритроциты способны подвергаться обратимым и необратимым трансформациям, в связи с чем выделяют обратимые и необратимые формы эритроцитов[12]. При обратимых трансформациях эритроцитов основным фактором, вызывающим изменения формы нормальных клеток, является ионный состав среды, окружающей эритроцит. Эти формы, как переходные, могут также появляться в процессе старения клетки.

Необратимо измененные клеточные формы появляются в патологических условиях. В современной гематологии общепризнана классификация «необратимо измененных» эритроцитов в виде шести групп[13], [14]:

I. Клетки, сохраняющие дискоидную форму, появление которых связано с нарушениями в синтезе гемоглобина:

· микроциты — клетки с диаметром менее 6,5 мкм и лептоциты — тонкие клетки с нормальным диаметром. Все они имеют уменьшенный объем (MCV) и пониженное содержание гемоглобина (MCH) вследствие нарушения его синтеза, что характерно для анемий (железодефицитной), при хронических болезнях, гемоглобинопатиях;

· макроциты — клетки с увеличенным диаметром (>8,5 мкм) и объемом (>110 мкм³). Появление макроцитов происходит при усиленном эритропоэзе, В12 и фолиеводефицитных анемиях; среднее содержание гемоглобина в клетке более 40 пг. Площадь пэллора уменьшена, или он не выявляется. При усиленном эритропоэземакроциты имеют обычную круглую форму;

· анулоциты — гипохромные эритроциты с широким просветлением в центре клетки в виде бублика или кольца. Как правило, маркируют железодефицитную анемию.

II. Клетки, форма которых изменена за счет присутствия патологических форм гемоглобина:

· дрепаноциты (серповидные клетки) характерны для серповидноклеточной анемии, содержат гемоглобин S, способный полимеризоваться и деформировать мембрану, особенно при низком значении РO₂.

III. Клетки с первичным нарушением функции липидного компонента мембраны:

· планоциты — тонкие макроциты. Характеризуются увеличенным диаметром и нормальным объемом. Форма их обычно круглая, а область пэллора увеличена. В мазке часто встречаются вместе с мишеневидными клетками. Содержание холестеролаилецитина в мембране увеличено. Наблюдаются при болезнях печени, алкоголизме, после спленэктомии;

· кодоциты, или мишеневидные клетки (targetcells). Площадь поверхности увеличена за счет избыточного включения холестерола. Особенно часто появляются при обструктивной желтухе (до 75% всех клеток), талассемии, гемоглобинопатиях С и S, железодефицитной анемии;

· акантоциты — сферические эритроциты без пэллора, с множественными нерегулярно расположенными выростами (от 3 до 12 спикул), которые в отличие от эхиноцитов не способны к возврату в нормальное состояние при помещении в свежую плазму. Длина и толщина спикул сильно варьируют. Объем, площадь поверхности, содержание гемоглобина обычно близки к норме.

· дакриоциты, или каплевидные клетки (teardropcells). В отличие от акантоцитов имеют одну большую спикулу и часто содержат включение — тельце Гейнца; как правило, микроциты типичны для миелофиброза.

IV. Клетки с нарушениями белков транспортных систем (нарушение транспортной функции мембраны):

· ксероциты — уплотненные дегидратированные клетки не-регулярной формы. Характерны для наследственной болезни семейного ксероцитоза.

V. Клетки с нарушениями белков спектриновой сети (нарушение механической функции мембраны):

· микросфероциты — небольшие (5,7−6,9 мкм) эритроциты сферической формы с отсутствием центрального просветления (пэллора), модификация или исчезновение спектрина в которых приводят к неустойчивости мембраны;

· сфероциты представляют терминальную стадию, в которую переходят эхиноциты, акантоциты и стоматоциты при необратимом повреждении и естественном старении;

· эллиптоциты (овалоциты) — эритроциты овальной формы. В норме составляют менее 1% всех клеток, а при анемиях (талассемия, железодефицитная и мегалобластная анемии) их содержание доходит до 10%.

VI. Клетки, появление которых обусловлено аутоиммунными механизмами:

· «укушенные» клетки (дегмациты), эксцентроциты и полутени. При воздействии солей тяжелых металлов (в основном свинца), органических соединений изменяются антигенные свойства эритроцитов и они становятся мишенью для макрофагов, которые «откусывают» часть клетки. Часто наблюдаются тельца Гейнца;

· шизоциты и шлемовидные клетки — мелкие, с диаметром меньше 4 мкм, клетки нерегулярной формы, фрагменты клеток. Встречаются при гемолитической анемии.

1.2 Анатомо-физиологические особенности строения почек эритроцит почка кровь исследование Почка (греч. — nephros) — парный орган, образующий и выводящий мочу. Расположены почки в поясничной области, в забрюшинном пространстве. Они лежат в так называемом «почечном ложе», образованном мышцами живота. Левая почка расположена на уровне XII грудного и двух верхних поясничных позвонков. Правая находится на 2—3 см ниже левой и соответствует по протяженности I, II и III поясничным позвонкам. К верхнему полюсу каждой почки прилегает надпочечник; спереди и с боков они окружены петлями тонкой кишки. Кроме того, к правой почке прилежит печень; к левой — желудок, поджелудочная железа и селезенка. Почка имеет бобовидную форму, красно-бурый цвет, гладкую поверхность, плотную консистенцию. Средняя масса органа составляет 120 г, длина 10—12 см, ширина около 6 см, толщина 3—4 см.

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, общее количество которых составляет более 2 млн. Нефрон представляет собой длинный каналец, начальный отдел которого в виде двустенной чаши окружает капиллярный клубочек, а конечный — впадает в собирательную трубочку. В нефроне выделяют четыре отдела: почечное (Мальпигиево) тельце; извитой каналец первого порядка (проксимальный извитой каналец); петлю нефрона (Генле); извитой каналец второго порядка (дистальный извитой каналец).

Почечное тельце расположено в корковом веществе почки и состоит из сосудистого клубочка, окруженного капсулой Шумлянского — Боумена. Данная капсула представляет собой чашу, состоящую из двух стенок — наружной и внутренней, между которыми имеется щелевидное пространство. Это пространство сообщается со следующим отделом нефрона. Клетки, выстилающие внутренний листок капсулы Шумлянского — Боумена, получили название «подоциты».

Сосудистый клубочек представляет собой сеть соединяющихся между собой капилляров. Общая поверхность всех капиллярных клубочков в обеих почках составляет около 1,5 м². Кровь в них попадает по приносящей артериоле, а оттекает в выносящую артериолу, диаметр которой в 2 раза меньше. Подоциты и эндотелий капилляров сосудистого клубочка имеют общую базальную мембрану. Все вместе они образуют барьер, через который из просвета капилляров в просвет капсулы Шумлянского — Боумена происходит фильтрация компонентов плазмы крови.

Проксимальный извитой каналец расположен в корковом веществе, затем он зигзагообразно опускается в мозговое вещество и переходит в следующий отдел нефрона — петлю Генле. Она состоит из нисходящей и восходящей частей. Нисходящая часть образует изгиб — колено, который и продолжается в восходящую часть. ПетляГенле по возвращении в корковое вещество получает название дистального извитого канальца. Он зигзагообразно поднимается вверх и впадает в начальный отдел мочевыводящих путей почки — собирательную трубочку. Общая длина канальцев нефрона от капсулы Шумлянского —Боумена до начала собирательных трубочек составляет 35−50 мм, общая длина всех канальцев обеих почек 70−100 км, общая поверхность всех канальцев — 6 м².

Несмотря на свои относительно небольшие размеры, почка — один из наиболее кровоснабжаемых органов[15]. За 1 мин через почки проходит до 20 — 25% объема сердечного выброса. В течение 1 сут через эти органы весь объем крови челове­ка проходит до 300 раз. Почечная артерия отходит непосредственно от брюшной аорты. В воротах почки она разветвляется на более мелкие артерии до артериол. Конечные их ветви называют приносящими артериолами. Каждая из данных артериол входит в капсулу Шумлянского—Боумена, где распадается на капилляры и образует сосудистый клубочек — первичную капиллярную сеть почки. Многочисленные капилляры первичной сети в свою очередь собираются в выносящую артериолу, диаметр которой в два раза меньше диаметра приносящей. Таким образом, кровь из артериального сосуда попадает в капилляры, а затем в другой артериальный сосуд. Практически во всех органах после капиллярной сети кровь собирается в венулы. Поэтому этот фрагмент интраорганного сосудистого русла получил название «чудесная сеть почки». Выносящая артериола вновь распадается на сеть капилляров, оплетающих канальцы всех отделов нефрона. Тем самым образуется вторичная капиллярная сеть почки. Следовательно, в почке имеются две системы капилляров, что связано с функцией мочеобразования. Капилляры, оплетающие канальцы, окончательно сливаются и образуют венулы. Последние, поэтапно сливаясь и переходя в интраорганные вены, формируют почечную вену.

Основная функция почек — удаление из организма чужеродных веществ, продуктов метаболизма, избытка воды и ионов. Она осуществляется посредством образования мочи и выведения ее из организма.

Тесно связаны с мочеобразованием и осуществляются благодаря ему следующие гомеостатические функции почек: регуляция ионного состава и кислотно-основного равновесия крови, регуляция количества внеклеточной жидкости. Кроме этого они выполняют и другие жизненно важные функции.

Почки участвуют в регуляции артериального давления. В паренхиме почек при снижении уровня артериального давления активируется секреция ренина, являющегося частью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. Попадая в кровь, он катализирует расщепление белка ангиотензиногена, что ведет к образованию ангиотензина, который стимулирует секрецию альдостерона, являющегося мощным вазоконстриктором (вызывает спазм артериальных сосудов).

Также почки — основное место синтеза эритропоэтина — клеточного фактора роста. Под его влиянием в первую очередь усиливается пролиферация клеток—предшественниц эритроцитов. Почки также являются местом образования некоторых других биологически активных веществ (простагландины, брадикинин и т. д.).

Болезни почек, в том числе IgA-нефропатия, нарушают физиологию и функции почек, что в конечном счете приводит к хронической почечной недостаточности и необходимости удаления почек, т. е. инвалидизации человека.

1.3 Гематурический синдром Гематурия является важным признаком, отражающим патологическое состояние почек и других органов мочевой системы. Определение гематурии базируется на обнаружении эритроцитов при микроскопическом исследовании мочевого осадка[16].

В зависимости от степени выраженности различают микрогематурию и макрогематурию [17]:

1) Макрогематурия характеризуется большим количеством эритроцитов (больше 100 эритроцитов в поле зрения), что приводит к явному изменению цвета мочи.

2) Микрогематурия определяется только при микроскопии осадка мочи и ее выраженность можно определить по количеству эритроцитов в поле зрения:

1. Незначительная — до 10−15 эритроцитов в поле зрения;

2. Умеренная — 20−40 эритроцитов в поле зрения;

3. Значительная — 40−100 эритроцитов в поле зрения.

Было установлено, что эритроциты, проходящие через гломерулы, имеют измененное строение, т. е. становятся дисморфными, в отличие от эритроцитов из нижних отделов мочевого тракта. Под дисморфностью понимается изменение размера и формы эритроцитов, а также содержания в них гемоглобина.

Несмотря на многочисленные исследования морфологии эритроцитов мочи, вопрос о механизмах развития дисморфизма дискутируется и в настоящее время. Изменение строения эритроцитов рядом авторов[18] объясняется нарушением прохождения через поры гломерулярной базальной мембраны. При прохождении через нее эритроциты деформируются в зависимости от интрагломерулярного давления капиллярах, размеров пор и ее толщины.

В то же время другие авторы трактуют дисморфизм эритроцитов их пребыванием в гипотонической среде тубулярного отдела нефрона. Во время пассажа по нефрону эритроциты подвергаются изменению под воздействием кислой среды и осмотического давления, а также тубулярных ферментов.

Таким образом, суммируя разнообразные гипотезы развития дисморфизма эритроцитов пригломерулярном генезе гематурии можно заключить:

1. Начальное повреждение клеточной стенки эритроцита происходит при прохождении его через гломерулярную базальную мембрану.

2. Последующее продвижение эритроцитов по нефрону приводит к лизису ряда эритроцитов в гипотоничной тубулярной жидкости дистальных канальцев.

3. Выделяемые в ходе лизиса клеток биологически активные субстанции индуцирует изменение структуры клеточных мембран других эритроцитов.

Большое диагностическое значение имеет выявление специальной формы дисморфных эритроцитов — акантоцитов, наличие которых является достоверным маркером гломерулярной гематурии. Этот тип клеток характеризуется наличием одного или нескольких набуханий наружней клеточной мембраны эритроцита.

Необходимо подчеркнуть, что выявление дисморфных эритроцитов не является 100% подтверждение гломерулярного генеза гематурии. Многими авторами было показано, что при IgА-нефропатиии других гломерулонефритах возможно обнаружение изоморфных эритроцитов в моче, особенно при наличии макрогематурии.

1.4 IgA-гломерулонефрит.

IgA-нефропатия относится к мезангиопролиферативным гломерулонефритам, т. е. нефритам, при которых провоспалительные и профибротические изменения, вызываемые активацией системы комплемента и продукцией цитокинов, локализуются преимущественно в мезангии клубочков. Эти изменения характеризуются пролиферацией мезангиальных клеток почечных клубочков, расширением мезангия, отложением иммунных комплексов в мезангии клубочка и субэндотелиально. Это самая распространенная морфологическая форма хронического гломерулонефрита, объединяющая целую группу вариантов заболевания.

Мезангиальный пролиферативный гломерулонефрит (МЗПГН) — морфологический вариант иммунокомплексного гломерулонефрита (ГН), характеризующийся пролиферацией мезангиальных клеток, расширением мезангия и отложением иммунных комплексов в мезангии и под эндотелием. В зависимости от класса преобладающих в клубочковых депозитах иммуноглобулинов выделяют несколько типов МЗПГН, основное место среди которых занимает МЗПГН с преимущественным отложением в клубочках иммуноглобулина, А (IgA) — IgA-нефропатия (синонимы — IgA-нефрит, болезнь Берже, синфарингитная гематурия), при котором в депозитах могут присутствовать также IgG, IgМ и С3 фракция комплемента.

МЗПГН разделяют в зависимости от типа иммуноглобулина, преобладающего в составе депозитов, откладывающихся в почечных клубочках:

· С преимущественным отложением IgA (IgA-МЗПГН; IgA-нефропатия);

· С преимущественным отложением IgМ (IgM-МЗПГН; IgМ-нефропатия);

· МЗПГН с IgG-депозитами или без них («иммунонегативный» МЗПГН).

Впервые IgA-нефропатия была описана в 1968 году Джеаном Берже, французским патологом, работавшим в парижском Hopital Necker и профессором в Университете Рене Декарта, и Николем Хинглайсом, специалистом в области электронной микроскопии (в статье было обозначено, что изложенные в ней данные получены в отделении нефрологии Hopital Necker), под названием «Межкапиллярные отложения IgA-IgG» на основании 55 случаев нефропатии с «идиопатическим отложением IgA в мезангии. Описанные в этом исследовании случаи отличались относительно благоприятным течением с редким развитием артериальной гипертензии и почечной недостаточности. Дальнейшее изучение выделенной патологии показало разнородность этой группы нефритов и возможность тяжелого и быстропрогрессирующего течения заболевания.

Причины и условия возникновения, а также механизм развития IgA-нефропатии полностью не изучены. Как возможные этиологические факторы обсуждаются инфекционные (вирусы гепатита В, герпес-вирусы, E. coli, грибы, палочка Коха и др.), пищевые (глютен, альфа-лактальбумин, бета-лактальбумин, казеин и др.) и эндогенные антигены (при опухолях лимфоидной ткани — лимфогранулематозе, лимфоме). Существуют также свидетельства генетической предрасположенности к развитию болезни Берже[20]. Показана ассоциация IgA-нефропатии с аутосомно-доминантными мутациями 6q22−23 хромосомы, описана связь между IgA-нефритом и HLA BW35 и HLA-DR-4 антигеном. Выявлена связь прогрессирования IgA-нефропатии с полиморфизмом гена ангиотензин превращающего фермента (АПФ). Уточняется роль других возможных генов-кандидатов.

В настоящее время в патогенезе 1gA-нефропатии выделяют несколько концепций развития данной патологии. В соответствии с одной из них болезнь Берже рассматривают как иммунокомплексное заболевание. В настоящее время этот механизм является наиболее признанным.

Правомерность данной гипотезы подтверждается гранулярным типом отложений IgA-содержащих иммунных комплексов, выявлением ЦИК, содержащих IgA. Мезангиальные депозиты могут возникать за счет отложений сформированных ранее циркулирующих ИК или после реакции IgA-антител с антигенами, которые ранее были «имплантированы» в мезангиум. Локальное повреждение вызывается, вероятно, активированным через альтернативный путь и связанным СЗ, а также различными медиаторами, образованными мезангиальными клетками.

Основное значение имеют изменения структуры молекулы IgA (аномальные процессы гликозилирования и полимеризации) и, как следствие, нарушения ее взаимодействия с белками матрикса, рецепторами к IgA на мезангиальных клетках, лейкоцитах и гепатоцитах, с компонентами системы комплемента, приводящие к депонированию полимерного IgAl в мезангии и запуску синтеза различных цитокинов и факторов роста клетками почек и циркулирующими клетками с развитием характерных морфологических изменений.

Диагноз ставится на основании клинических проявлений и результатов лабораторной диагностики (прежде всего — наличие макроили микрогематурии). У существенной части больных повышено содержание IgA в сыворотке крови с преобладанием его полимерных форм. Однако в отсутствии данных биопсии при латентном течении заболевания диагностическим критерием IgA-нефропатии считают повышение уровня IgА в сыворотке крови выше 3,15 г/л.

Основным методом диагностики является биопсия почки с морфологическим исследованием биоптата. При световой микроскопии препарата обнаруживается увеличение количества клеток в мезангиуме и увеличение количества мезангиального внеклеточного матрикса. При иммуногистохимическом исследовании обнаруживается накопление IgA в мезангиуме в виде сливающихся между собой отдельных гранул, часто в сочетании с C3 и IgG.

2. Элементы математической статистики.

2.1 Свойства случайных величин Случайными величинами называются величины, которые в результате опыта проведенного при одних и тех же условиях могут принимать различные числовые значения. Случайные погрешности измерений являются одним из примеров случайных величин.

Случайная величина называется дискретной, если она может принимать только определенные числовые значения. Случайная величина называется непрерывной, если она может принимать непрерывный ряд значений.

Проведем прямые многократные равноточные измерения одной и той же физической величины. Если измеряемая величина непрерывна, то в результате достаточно большого числа измерений получим ряд значений, ,…,, причем истинное значение измеряемой величины x₀ неизвестно.

А, , …, — количество измерений, попавших, соответственно в первый, второй, и т. д. интервал длиной. Относительная частота попадания результатов измерений в какой-либо интервал (,) равна .

При большом числе измерений n относительную частоту того, что величина может принимать значения в интервале от до, называют вероятностью, где величина — представляет вероятность, приходящуюся на единичный интервал, причем она зависит от значения, т. е. является некоторой функцией и называется плотностью вероятности или плотностью распределения.

Для любого бесконечно малого интервала вероятность того, что в результате измерения величины x получится значение, при надлежащее интервалу от до, зависит от плотности вероятности.

Вероятность попадания результата измерения величины в интервал от до численно равна площади под кривой функции плотности вероятности на этом интервале, которая вычисляется путем интегрирования функции плотности вероятности Для данного зафиксированного значения xi, чем больше длина интервала, тем больше соответствующая ему вероятность.

При бесконечно малом интервале, т. е. при зафиксированном конкретном значении случайной величины, площадь обратится в ноль. Это значит, что вероятность получить при измерении конкретное фиксированное значение непрерывной случайной величины равна нулю. То есть для непрерывной случайной величины можно указать лишь интервал ее возможных значений с указанием вероятности ее пребывания в этом интервале. Это означает, что из всей серии результатов измерений, ,…, невозможно указать истинное значение величины, а лишь интервал близких к нему возможных значений. Также невозможно указать точное значение допущенной при этом погрешности, а лишь интервал возможных значений погрешности с соответствующей вероятностью.

2.2 Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины эритроцит почка кровь исследование Поведение непрерывной случайной величины определяется функцией плотности вероятности для распределения, которому подчиняется данная величина. Все статистические характеристики случайной величины определяются на основе функции плотности вероятности.

1. Среднее значение (математическое ожидание) непрерывной случайной величины определяется по формуле:

2. Дисперсия характеризует степень рассеяния значений случайной величины относительно среднего значения. Дисперсия непрерывной случайной величины определяется как:

3. Средним квадратичным отклонением называется квадратный корень из дисперсии у²:

Среднее квадратичное отклонение характеризует абсолютное среднее отклонение случайной величины от среднего значения.

4. Модой называется значение случайной величины, которое встречается чаще всего, т. е. имеет максимальную вероятность. Для непрерывной случайной величины мода совпадает с максимумом функции плотности вероятности .

Таким образом, если известен аналитический вид функции плотности вероятности случайной величины, то такие величины, как среднее значение, среднеквадратичное отклонение и наиболее вероятное значение могут быть легко подсчитаны.

2.3 Нормальное распределение непрерывной случайной величины Нормальное распределение было получено К. Ф. Гауссом (1777−1855 гг.). Оно является самым распространенным распределением в природе, экономике и т. д. Кроме того, многие другие распределения в некоторых предельных случаях переходят в нормальное распределение.

Случайная величина с нормальным распределением может принимать любые значения в интервале от -? до? и имеет функцию плотности вероятности вида.

.

где — абсцисса, соответствующая максимуму плотности вероятности; - характеризует рассеяние, разброс результатов измерений относительно наиболее вероятного значения, и называется генеральной дисперсией; -генеральное среднее квадратичное отклонение.

Основные свойства нормального распределения:

1. Распределение симметрично относительно точки .

2. Математическое ожидание вычисляется как:

.

Для нормального распределения оно совпадает с наиболее вероятным значением случайной величины, ему соответствует максимальная плотность вероятности равная .

3. Дисперсия определяется, как:

а среднеквадратичное отклонение.

4. Функция плотности вероятности имеет максимум в точке, равный, и две точки перегиба при и .

5. Условие нормировки записывается в виде:

Для физической величины, подчиняющейся закону распределения Гаусса, истинное значение совпадает с математическим ожиданием.

.

3. Обработка результатов анализов крови и мочи при диагнозе Iga-нефропатия методами математической статистики Впервые на растровом электронном микроскопе JSM-7800 °F фирмы JEOL были проведены исследования мазков крови и мочи детей, поступивших в РБ№ 1-НЦМ г. Якутска с наиболее часто диагностируемыми клинико-лабораторными вариантами гематурического синдрома, такие как нефротический синдром, геморрагический васкулит, IgA-нефропатия.

Модель JSM-7800 °F имеет термополевой эмиссионный катод Шоттки и супергибридную объективную линзу. В этом микроскопе реализованы последние достижения в технологии электронной оптики, что позволяет получать на данном микроскопе изображения с очень высоким разрешением. Супергибридная объективная линза позволяет значительно уменьшить хроматические и сферические аберрации, что позволяет существенно улучшить разрешение, особенно при малых ускоряющих напряжениях. Микроскоп оснащен системой Gentle Beam (GB) которая позволяет уменьшать скорость электронов падающего пучка и ускорять испускаемые электроны, что существенно улучшает соотношение сигнал/шум и позволяет значительно улучшить качество изображения при низких ускоряющих напряжениях. Микроскоп оборудован 4-мя типами детекторов: верхний детектор электронов, верхний детектор вторичных электронов, детектор обратно отраженных электронов и нижний детектор вторичных электронов.

Исследования проводились при ускоряющем напряжении 1 кВ и 2 кВ с подачей напряжения на исследуемый объект от 8 до 10 В. Измерения были проведены нижним детектором вторичных электронов. Выбор такого режима измерения позволил проводить исследования без напыления проводящих покрытий и без повреждения исследуемого объекта.

В данной работе на основе эмпирических данных исследований мазков крови и мочи детей с диагнозом IgA-нефропатия были проведены обработка результатов и анализ методами математической статистики. В ходе первичной обработки результатов были проведены расчеты основных статистических характеристик линейных размеров эритроцитов и других биологических объектов, исследуемых материалов.

3.1 Статистическая обработка результатов исследования мазков крови Проведем прямые многократные равноточные измерения одной и той же физической величины — линейного размера эритроцитов (светящихся объектов или кристаллитов) в анализе крови с диагнозом Iga-нефропатия.

Таблица 12. Эритроциты мазка крови при увеличении в 550 раз..

Рисунок 11. Распределение размеров эритроцитов в крови при увеличении в 550 раз.

Таблица 13. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение эритроцитов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 12. График функции плотности распределения линейных размеров эритроцитов в крови.

Таблица 4. Доверительный интервал.

Таблица 5. Функция плотности распределения.

Рисунок 4. График функции плотности распределения линейных размеров эритроцитов в моче.

Таблица 6. Эритроциты при увеличении в 10 000 раз..

Рисунок 5. Распределение размеров эритроцитов в моче при увеличении в 10 000 раз.

Таблица 7. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение эритроцитов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 6. График функции плотности распределения линейных размеров эритроцитов.

Таблица 8. Светящиеся объекты при увеличении в 10 000 раз..

Рисунок 7. Распределение размеров светящихся объектов в моче при увеличении в 10 000 раз.

Таблица 9. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение линейных размеров светящихся объектов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 8. График функции плотности распределения линейных размеров светящихся объектов в мазке мочи.

Здесь у — непрерывная величина, т. е. f (y) — это общий вид функции плотности распределения f (x)..

Таблица 10. Кристаллиты при увеличении в 150 раз..

Рисунок 9. Распределение размеров кристаллитов в моче при увеличении в 150 раз.

Таблица 11. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение линейных размеров кристаллитов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 10. График функции плотности распределения линейных размеров кристаллитов в мазке мочи.

Таблица 12. Эритроциты мазка крови при увеличении в 550 раз..

Рисунок 11. Распределение размеров эритроцитов в крови при увеличении в 550 раз.

Таблица 13. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение эритроцитов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 12. График функции плотности распределения линейных размеров эритроцитов в крови.

Таблица 14. Эритроциты мазка крови при увеличении в 1000 раз..

Рисунок 13. Распределение размеров эритроцитов в крови при увеличении в 1000 раз с шагом .

Рисунок 13. Распределение размеров эритроцитов в крови при увеличении в 1000 раз с шагом .

Таблица 15. Основные статистические характеристики непрерывной случайной величины.

Нормальное распределение эритроцитов данного мазка мочи выглядит следующим образом:

Рисунок 14. График функции плотности распределения линейных размеров эритроцитов в крови.

Заключение

В данной работе были проведены статистическая обработка результатов исследований мазков крови и мочи детей в возрасте от с диагнозом «болезнь Берже» («IgA-нефропатия») на растровом электронном микроскопе. Получили следующие результаты:.

1. В моче эритроциты имеют размеры около 4 микрометров, в то время как в крови их размер составляет около 7,6 микрометров. Это нормальное явление, потому что в моче эритроциты уменьшаются в размерах, съеживаются, меняя форму и размеры из-за агрессивной среды. Среднее значение диаметра эритроцита, равное 7,6 микрометров, находится в пределах клинической нормы. Но из-за самой методики подготовки препаратов, так как кровь (или другая биологическая жидкость) попросту размазывается тонким слоем по стеклу, возможно увеличение среднего значения величины диаметра эритроцита из-за деформации..

2. Светящиеся биологические объекты охватывают большой диапазон значений примерно от 60 до 150 нм и средний диаметр составляет около 100 нм..

1. Мамаева С. Н., Корякина В. Н., Яковлев А. М. Медицинская физика и подготовка специалистов в области медицинской физики в Республике Саха (Якутия) // Инновационное развитие современной науки: сборник статей международной научно-практической конференции 7 февраля 2015. — Уфа: РИО МЦИИ «ОМЕГА САЙНС», 2015. — С.5−9..

2. Аткинс Р. Ж. Гломерулонефриты // Нефрология и диализ. 2000; 2; 4: 225−229..

3. Нефрология: национальное руководство/ Под ред. Н. А. Мухина, 2009. — 720с..

4. Чаплыгина М. А., ?Харченко ?Ю. А., ?Павлова ?Т. В.,?Прощаев?К. И. Инновационные? методы?исследования?в?онкологии //?International journal of experimental? education — 2014. — № 5. — P. 36−39.

5. Потемкина А. П. Маргиева Т.В., Комарова О. В., Вашурина Т. В., Зробок О. И., Леонова Л. В., Повилайтите П. Е., ЦыгинА.Н. Возможности дифференциальной диагностики основных причин гломерулярной гематурии у детей. Клиническая нефрология 2012; 3: 50−55..

6. А. Л. Чижевский. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. — Киев: «Наукова думка», 1973. — 94 с..

7. Физиология крови, Е. А. Липунова, М. Ю. Скоркина. — Белгород: Изд-во БелГУ, 2007. — 324 с..

8.

Введение

в биомембранологию / А. А. Болдырев. — М.: Изд-воМГУ. — 1990. — 208 с.;.

9. Roleofmembranelipidsandproteinsindiscocytes / J. Fujii // Acta. Biol. Med. Yerm. — 1981. — V. 40. — P. 361−367;.

10. Erythrocyte membrane: structure, function and pathophysiology / J.E. Smith // Vet. Pathol. — 1987. — V. 24, № 6. — P. 471−476..

11. Биомембраны. Молекулярная структура и функции / Р. Геннис. — М.: Мир, 1997. — 624 с..

12. Роль плазмолеммы в процессах старения, элиминации и воспроизводства эритроцитов: микровезикулы плазмолеммы как стимуляторы эритропоэза / В. И. Сороковой, Г. М. Никитина, Н. Н. Моченова // Вестник Российской академии медицинских наук. — 1996. — № 9. — С. 35−40..

13. Диагностическая значимость морфологических особенностей эритроцитов в мазках периферической крови / В. М. Погорелов, Г. И. Козинец // Гематология и трансфузиология. — 2005. — Т. 50, № 5. — С. 13−17.;.

14. Living blood cell sand their ultrastrcture /M. Bessis. — Berlinheidelbery. — N. Y., 1973. — 767 p..

15. Анатомия и физиология человека: учеб. для студ. учреждений сред.проф. образования / И. В. Гайворонский, Г. И. Ничипорук, А. И. Гайворонский. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2011. — 496 с..

16. А. П. Потемкина, Т. В. Маргиева, О. В. Комарова, П. Е. Повилайтите, Л. В. Леонова, Т. В. Вашурина, О. И. Зробок, А. Н. Цыгин, Характеристика гломерулярной гематурии у детей, Научный центр здоровья детей РАМН, Москва, 2012.

17. Комарова О. В., Маргиева Т. В., Цыгин А. Н. Синдром гематурии у детей. Вопросы диагностики в современной педиатрии, 2009; 1 (4): 28−31..

18. А. М. Ривкин Н. А. Лисовая. Гематурия как проявление изолированного мочевого синдрома у детей..

19. Intercapillary deposits of IgA-IgG / Berger J., Hinglais N. // J UrolNephrol. 1968; 74: 694−695.

20. Колина И. Б. Болезнь Берже / И. Б. Колина // Лечащий врач. — 2011. — № 8. — С. 24−27.

21. Barratt J., Feehally J., Smith A. C. Patogenesis of IgA nephropathy // Seminar in Nephrology. 2004; 24; 3: 197−217..

22. Варшавский В. А., Проскурнева Е. Л., Гасанов А. Л., Севергина Л. О., Шестакова Л. А. Об уточнении клинико-морфологической классификации хронического гломерулонефрита // Нефрология и диализ. 1999; 1; 2−3: 100−106..

23. Кравченко Н. С. Методы обработки результатов измерений и оценки погрешностей в учебном лабораторном практикуме: учебное пособие / Н. С. Кравченко, О. Г. Ревинская; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. — 88 с..

24. Павлов? И.А.,?Марковская?В.А., International? journal?of?experimental?education?№ 5,??2.

25. D’Amico G. Natural history of idiopathic IgA nephropathy and factors predictive of disease outcome // SeminNephrol. 2004; 24: 179−196..

26. Майданник В. Г. Педиатрия: Учебник для студентов высших медицинских учебных заведений III—IV уровней аккредитации. 3-е изд. — Х.: Фолио, 2006. — 1125 c. стр632−648.

27. Физиология крови: моногр. исслед. / Е. А. Липунова, М. Ю. Скоркина. — Белгород: Изд-во БелГУ, 2007. — 324 с. стр 28−43.