Реферат: Нейтрофилы

Движение нейтрофилов изучали на покровных стеклах. Движение клеток происходит по определенной траектории, у каждой клетки она своя. Форма траекторий разнообразна, от плотного клубка до расплетенных нитей. Нейтрофилы бывают: медленные, средние и быстрые. Медленные – это клетки, которые вытягивают ламеллоподии в разные стороны, но в результате отсутствия скоординированного двигательного акта они стоят на месте или движутся но очень медленно. Средние клетки имеют траекторию более запутанную в виде плотного клубка из-за того, что они больше стоят на месте и углы поворотов у них больше. Быстрые клетки имеют меньшие углы поворотов и меньше времени стоят на месте, следовательно, их траектория более прямая. Такой вывод был сделан по произвольно выбранным клеткам. Время пребывания в фазе активности и углы поворотов определяются внутренней программой клетки.

Подвижность нейтрофилов может служить показателем тяжести состояния больных с раневой инфекцией.

Табл. 1 Средняя скорость движения и процентный состав нейтрофилов в группах здоровых доноров и больных с раневой инфекцией.

ГРУППЫ	СКОРОСТЬ мкм/мин	МЕДЛЕННЫЕ %	СРЕДНИЕ %	БЫСТРЫЕ %
ЗДОРОВЫЕ	8.8 ± 0.2	16	28	56
СР. ТЯЖЕСТИ	6.5 ± 0.3	27	34	39
ТЯЖЕЛЫЕ	3.3 ± 0.3	58	27	15

У тяжелых больных средние скорости нейтрофилов распределены в диапазоне от 0 до 6 мкм/мин. Такой широкий диапазон средних скоростей из-за того, что больные подвергаются интенсивному лечению (операции, антибиотикотерапия). У больных средней тяжести, скорости распределены в области от 4.5-9 мкм/мин. Ухудшение состояния больного происходит из-за уменьшения клеток в популяции. При тяжелом состоянии средняя скорость в популяции ниже 3 мкм/мин, а скорость 5-6 мкм/сек говорит о том, что состояние средней тяжести.

Нарушение подвижности нейтрофилов было обнаружено у ожоговых больных и больных с острой пищевой токсикоинфекцией. В каждой группе было исследовано по 5 больных. В группу ожоговых больных входили тяжелые больные с площадью ожогов 50% поверхности тела. Группу с острой пищевой токсикоинфекцией составляли больные с тяжелой сальмонеллезной эндотоксимией. У этих больных интоксикация приводит к сильному угнетению подвижности нейтрофилов.

Табл. 2 Скорость движения и процентный состав неподвижных, медленных и быстрых нейтрофилов у ожоговых больных и больных с острой пищевой токсикоинфекцией.

Больные	Ожоги	Пищевая токсикоинфекция
N = 5	Скор. % состав мкм/мин м:с:б	Скор. % состав мкм/мин м:с:б
СРЕДНИЕ	3.2 62:24:14	2.1 75:19:6
ОШ. СРЕДНЯЯ	0.4	0.5

Бактерии способны выделять хемоаттрактанты, которые притягивают нейтрофилы в зону инвазии (способность возбудителей проникать и распространяться в организме). Бактериальные хемоаттрактанты типа формил – пептида при больших концентрациях проявляют эффект «западни» угнетая движение нейтрофилов.

Алгоритм работы модели клетки

В поле зрения микроскопа клетка движется по случайной траектории. Из начального положения клетка может перемещаться на случайное расстояние в отрезке от 0 до r_max , под случайным углом от 0 до ±180⁰ .

Случайный шаг характеризуется распределением:

рис. 3 Распределение (частота встречаемости) шагов, на которые клетка перемещается за выбранный промежуток времени (1 минута).

Клетка во время движения может менять как шаги, так и углы поворотов, от 0 до 180⁰ . Углы меняются по отношению к предыдущему направлению клетки.

Случайные углы поворота нейтрофилов характеризуются распределением:

рис. 4 Распределение углов поворотов при случайном движении. Углы распределены от 0 до 1800, знак угла считается равновероятным.

Из распределения углов поворота видно, что нулевой угол встречается чаще, следовательно, он наиболее вероятен, а угол 180⁰ наименее вероятен. Из этого следует, что клетка при движении сохраняет свое направление. Углы поворотов распределены от 0 до 180⁰ , при этом знак угла считается равновероятным (вправо или влево). В соответствии с такой гипотезой строится алгоритм модели движения клетки.

Нейтрофилы разделены на три типа: быстрые, средние и медленные. Три типа клеток различаются между собой по максимально возможному шагу в единичном акте движения. Для медленных клеток эта величина составляет 3 мкм (величина меньше размера клетки). Для средних клеток – 10 мкм (величина, немного превышающая размер клетки). Для быстрых клеток составляет 30 мкм.

Вычисление координат клетки

Координаты каждой последующей клетки вычисляются из предыдущего. Программа генерирует три случайных числа в соответствии с заданными распределениями (для каждого вида нейтрофилов своё распределение)

r_i - случайный шаг.

j_i - угол поворота.

sign_i - направление поворота.

Вычисляем угол по отношению к оси 0X.

F _i = F _i-1 + sign_i ´ j _i

x_i = x_i-1 + r_i cos F _i

y_i = y_i-1 + r_i sin F _i

рис. 5 Движение нейтрофила по случайной траектории.

Во время работы модели вычисляется на каждом шаге пройденный клеткой путь и строится график зависимости пройденного пути от времени.

Генерация случайных чисел с заданным распределением (Монте-Карло)

Пусть величина y принимает значения y₁ ,y₂ ,…,y_n , с вероятностями p₁ ,p₂ ,…,p_n . Сумма вероятностей p₁ +p₂ +…+p_n =1 . Разобьем отрезок [0,1] на отрезки p₁ ,p₂ ,…,p_n .

Алгоритмические языки программирования имеют генератор равномерно распределенных псевдослучайных чисел. Если псевдослучайное число x _i , равномерно распределенное на отрезке [0,1] мы будем «бросать» на отрезок, то он будет попадать в интервалы p₁ ,p₂ ,…,p_n , с частотой, пропорциональной длине этих интервалов. Из этого следует, что числа y₁ ,y₂ ,…,y_n будут появляться в соответствии с вероятностями p₁ ,p₂ ,…,p_n .

Язык Pascal генерирует целые положительные псевдослучайные числа, распределённые в заданном интервале x:=random(100) . Такая процедура будет генерировать числа, равномерно распределенные в интервале [0,100].