science-review.ru
Дисперсионный анализ (ANOVA), давно приобрёл статус одного из самых используемых методов статистического анализа в биологии и медицине.
В данной работе рассматривается возможность использования дисперсионного анализа для обработки результатов исследований иммунологических показателей участников 5 экспедиций на Международную космическую станцию (МКС) и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии (2 эксперимента).
Особенностью проводимых нами исследований иммунологических показателей является наличие малых выборок значений иммуноглобулинов. Наряду с этим полученные результаты исследований являются важными данными для понимания состояния полости рта обследуемых и для принятия своевременных мер для обеспечения инфекционной безопасности членов экипажей длительно действующих орбитальных станций [3]. В формировании защитных механизмов ведущее место принадлежит иммунологической защите полости рта и микробиоценозу, имеющему важное значение в защите полости рта от патогенной микрофлоры.
Возможность развития неблагоприятных изменений в тканях пародонта экипажей космических кораблей была подтверждена при осуществлении модельных исследований с участием обследуемых [1, 6, 9].
Поэтому, важное значение имеет выбор метода математической статистики для обработки результатов исследований. Не всегда получается объединить казалось бы одинаковые исследования, такие как, «сухая» иммерсия, что становится понятным проведя определенную статистическую обработку полученных данных.
Целью данной работы явилось использование дисперсионного анализа для оценки результатов исследований иммунологических показателей в десневой жидкости космонавтов при длительных космических полетах и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии.
Материалы и методы
Изучалось содержание иммунологических показателей в десневой жидкости и пародонтопатогенных видов микроорганизмов в полости рта участников 5 экспедиций на МКС и 14 добровольцев, находившихся в условиях 5-суточной «сухой» иммерсии.
При проведении исследований пробы десневой жидкости отбирались в следующих местах: снаружи между 1 и 2 резцами справа, слева, на верхней и нижней челюсти. Пробы отбирались стерильным тампоном, который прикладывался к месту отбора на 2 минуты. Забор микробиологических проб осуществлялся с зубной бляшки 7- го зуба справа и слева на верхней и нижней челюсти, языка, буккального эпителия, глотки и неба с помощью пробоотборников.
В рамках клинико-физиологических обследований исследования иммунологических показателей в десневой жидкости проводили на 90-е, 60-е, 14-е сутки до старта, в процессе полета, на 1-е, 7-е сутки после посадки. В те же сроки осуществляли микробиологические обследования. При проведении «сухой» иммерсии эти же пробы брались на 1-е сутки, на 5-е сутки и на 7-е сутки по окончании иммерсии.
При изучении иммунологических показателей обследуемых учитывалось содержание иммуноглобулинов классов sIgA, IgA и IgМ в десневой жидкости. Для определения иммуноглобулинов использовался иммуноферментный метод анализа (ИФА). Применялись наборы реагентов «IgA общий-ИФА-Бест», «IgМ общий-ИФА-Бест», «IgA секреторный-ИФА-Бест» (ЗАО «Вектор-Бест», Россия). Качественный состав основных пародонтопатогенных видов микроорганизмов определялся применяя полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Иммуноферментный анализ и полимеразная цепная реакция являются одними из самых распространенных лабораторных диагностических методов [5]. Все исследования проводились натощак, перед чисткой зубов.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета Statgraphics Plus 5.1.
Результаты и обсуждения
При обработке данных были проанализированы следующие факторы, влияющие на результаты исследования:
- индивидуальный фактор, под которым подразумеваются участники эксперимента (5, 8, 6 человек);
- временной фактор, под которым подразумеваются сроки отбора проб (сут);
- фактор локализации, под которым подразумеваются исследуемые точки отбора проб (8 точек);
- фактор эксперимента, под которым подразумеваются проводимые эксперименты (3 эксперимента).
Результаты исследования являются индивидуальными для каждого обследуемого.
В ранее проведенных нами исследованиях была показана необходимость проверки малых выборок экспериментальных данных на однородность по дисперсии [4, 7, 8]. В представленной работе мы определяли однородность по структуре данных при многомерном шкалировании. Для малых выборок экспериментальных данных однородность по структуре важнее, чем однородность по дисперсии. Анализируемые данные не являются однородными по структуре.
При рассмотрении факторов (временного, локализации, эксперимента) отмечено различное их влияние на результаты исследований, что показано в табл. 1, 2.
Таблица 1
Влияние факторов (временного, локализации) на результаты исследования.
|
Факторы |
Исследования |
||||||||
|
Иммерсия 1 |
Иммерсия 2 |
КП |
|||||||
|
sIgA |
IgA |
IgM |
sIgA |
IgA |
IgM |
sIgA |
IgA |
IgM |
|
|
Р-значение |
Р-значение |
Р-значение |
|||||||
|
Сроки отбора проб |
0.0163* |
0.6996 |
0.1466 |
0.6630 |
0.0034 |
0.2000 |
0.0282* |
0.0001* |
0.0001* |
|
Точки отбора проб |
0.8640 |
0.2231 |
0.0011* |
0.6779 |
0.0248 |
0.1816 |
0.8938 |
0.9182 |
0.7432 |
Таблица 2
Влияние фактора (эксперимента) на результаты исследования.
|
Фактор |
sIgA |
IgA |
IgM |
|
Р-значение |
|||
|
Эксперимент |
0.0722 |
0.0116* |
0.0043* |
* - p < 0,05.
Вклад каждого фактора измеряется устранив влияние всех других факторов. Показана статистическая значимость каждого из факторов. Там где Р-значение менее 0,05 факторы оказывают статистически значимое влияние на значения иммуноглобулинов на уровне достоверности 95,0%.
Так как, статистически значимыми чаше оказываются временной фактор и фактор эксперимента, то для них приводятся примеры графического представления результатов рис. 1, 2 соответственно.
Рис. 1. Пример влияния временного фактора на результаты исследований в иммерсии 1 для sIgA [г/л].
По горизонтальной оси - распределение остатков значений sIgA. Количество обследуемых n=5.
Рис. 2. Пример влияния фактора эксперимент на результаты исследований для иммуноглобулина IgA [г/л].
По горизонтальной оси - распределение остатков значений IgA. Количество обследуемых n=5.
Из рис. 1 видно, что для иммуноглобулина sIgA влияние временного фактора на исследование является значимым (р=0.0163). Значимо различны результаты исследований на 0 сутки и после окончания иммерсии на 7 сутки.
Из рис. 2 видно, что для иммуноглобулина IgA влияние фактора эксперимент на исследование является значимым (р=0.0116). Значимо различны результаты исследований в условиях иммерсии 1 и 2 (точки 1, 3). Следовательно, данные по значениям иммуноглобулинов, полученные в двух разных иммерсиях, объединять было бы не корректно.
А. «Сухая» иммерсия 1. Количество обследуемых n=8
Б. «Сухая» иммерсия 2. Количество обследуемых n=6
В. КП. Количество обследуемых n=5
Рис. 3. Cодержание иммуноглобулина класса sIgA в десневой жидкости космонавтов (В) и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии (А, Б)
По горизонтальной оси – сроки отбора проб; По вертикальной оси - уровень содержания sIgA [г/л].
Теперь рассмотрим характер изменений значений иммуноглобулинов в исследованиях (рис. 3, 4, 5). Cодержание иммуноглобулина класса sIgA в десневой жидкости космонавтов и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии в различные сроки исследования представлено на рис. 3. Норма содержания sIgA в слюне по данным Вектор-Бест составляет 0,1153-0,2997 [г/л].
А. «Сухая» иммерсия 1. Количество обследуемых n=8
Б. «Сухая» иммерсия 2. Количество обследуемых n=6
В. КП. Количество обследуемых n=5
Рис. 4. Cодержание иммуноглобулина класса IgA в десневой жидкости космонавтов(В) и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии (А, Б)
По горизонтальной оси – сроки отбора проб; По вертикальной оси - уровень содержания IgA [г/л].
Cодержание иммуноглобулина класса IgA в десневой жидкости космонавтов и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии в различные сроки исследования представлено на рис. 4. Норма содержания IgA в слюне по данным Вектор-Бест составляет 0,069±0,028 [г/л].
А. «Сухая» иммерсия 1. Количество обследуемых n=8
Б. Сухая» иммерсия 2. Количество обследуемых n=6
В. КП. Количество обследуемых n=5
Рис. 5. Cодержание иммуноглобулина класса IgМ в десневой жидкости космонавтов (В) и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии (А, Б)
По горизонтальной оси – сроки отбора проб; По вертикальной оси - уровень содержания IgA [г/л].
Cодержание иммуноглобулина класса IgM в десневой жидкости космонавтов и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии в различные сроки исследования представлено на рис. 5. Норма содержания IgМ в слюне по данным Вектор-Бест составляет 0,055±0,011 [г/л].
Таким образом, можно определить несколько направлений изменения содержания иммунологических показателей в десневой жидкости космонавтов и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии. Первое направление — содержание иммуноглобулинов постоянно возрастает (sIgA в иммерсии 1, IgM в иммерсии 2). Второе направление — содержание иммуноглобулинов уменьшается с последующим увеличением в конце исследования (sIgA в иммерсии 2, IgA в иммерсии 2 и КП, IgM в иммерсии 1). Третье направление — содержание иммуноглобулинов увеличивается с последующим уменьшением в конце исследования (sIgA в КП, IgA в иммерсии 1). Четвертое направление — содержание иммуноглобулинов остается на одном уровне (IgM в КП).
Это говорит о том, что: решающим звеном всегда остается макроорганизм, состояние его неспецифической резистентности и специфической защиты; направления изменения содержания иммунологических показателей в десневой жидкости космонавтов и обследуемых в условиях «сухой» иммерсии сравнимы.
Проведённая детекция маркерной дезоксирибонуклеиновой кислоты пяти основных пародонтопатогенных видов – Prevotella intermedia, Tannerlla forsythia, Treponema denticola, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, показала наличие в ротовой полости обследуемых всех представителей этой группы.
Комменсальная микрофлора десневой борозды способна значительно усилить свои патогенные свойства под влиянием факторов, «запускающих» изменение пропорций резидентных микроорганизмов на фоне сниженной резистентности тканей пародонта. Экзо- и эндотоксины, продуцируемые пародонтопатогенными штаммами бактерий определяют агрессивность альтернативного воспаления соединительнотканных структур пародонта, запускают каскад патогенетических реакций, приводящий к формированию пародонтального очага хронической инфекции [2].
Таким образом, под влиянием факторов космического полета и, в частности, моделируемого фактора невесомости наблюдается нарушение как минимум в двух барьерах колонизации пародонта. Это барьер, сформированный комменсальной микрофлорой и барьер, формируемый гуморальным иммунитетом.
Это определяет необходимость создания комплекса профилактических мер, опробованных в модельных экспериментах и направленных на укрепление естественных барьеров колонизации пародонта.
Работа проводилась в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Государственном научном центре РФ – Институте медико-биологических проблем РАН, 123007 Москва, Хорошевское шоссе 76 а, факс: 8 (499) 195-22-53, сотрудниками Института.