Санагурський Д.І. Об’єкти біофізики: монографія

Подождите немного. Документ загружается.

231

встановлено: значення коефіцієнтів кореляції є низькими та

недостовірними. Лише між ЛДГ–α-КГДГ виявлено сильну коре-

ляцію періодичного характеру з приблизно 70-хвилинним періо-

дом при зсувах від 0 до 50 хв ряду ЛДГ відносно ряду α-КГДГ у

прямому напрямку. Ймовірно, між коливними змінами цих

показників зв’язок не на всьому досліджуваному інтервалі часу.

Але цей зв’язок можливий, оскільки спектральний аналіз засвідчив

наявність у динаміці активності ЛДГ складової з періодом 33 хв, а в

динаміці активності α-КГДГ – з періодом 67 хв, що є у два рази

кратний першому.

Рис. 5.7. Крос-корелограми коливної динаміки досліджуваних показників

зародків в’юна: мембранного потенціалу (1), pH

(3) та активності

ізоцитратдегідрогенази (4) з активністю сукцинатдегідрогенази; активності

сукцинатдегідрогенази з концентрацією Ca

у цитозолі (2)

Квазіперіодичний характер динаміки активності СДГ

зумовлює дуже слабкий зв’язок з періодом у межах 30–40 хв із

коливаннями ТМП, pH

, Ca

та активністю ізЦДГ, як це видно на

рис. 5.5 та 5.7 з розрахованих крос-корелограм між названими

232

показниками та активністю СДГ. Очевидно, ці результати зумов-

лені наявністю у динаміці цього показника ще іншої, 50-хвилинної

коливної складової та незначною потужністю коливань 33 хв, як

видно з розрахованої періодограми активності СДГ на рис. 5.1 (2).

Подібний характер мають виявлені крос-кореляційні

зв’язки за крос-корелограмами 1–4 на рис. 5.8.

Результати узгоджуються з даними автокореляційного та

спектрального аналізів цих показників і свідчать про дуже слабкий

зв’язок майже періодичного характеру між динамікою активності

ЛДГ із ТМП, Ca

та pH

протягом усього досліджуваного

інтервалу часу з періодом у межах 30–35 хв. А оскільки на крос-

корелограмі рядів ЛДГ–ізДДГ виявлено періодичну появу

достовірних значень коефіцієнтів кореляції лише при додатних

зсувах від 35 до 100 хв, можна зробити припущення про стійкий

зв’язок між динамікою цих показників з періодом 35–40 хв лише у

певні моменти часу.

Рис. 5.8. Крос-корелограми коливної динаміки досліджуваних показників

зародків в’юна: мембранного потенціалу (1), pH

(3) та активності

ізоцитратдегідрогенази (4) із активністю лактатдегідрогенази та активності

лактатдегідрогенази з концентрацією Ca

у цитозолі (2)

233

Деякий збіг положень максимумів та мінімумів між ТМП

та ШПК (рис. 5.9 (1)) спостерігається не на всьому 135-хвилинному

інтервалі часу, як це показують виявлені кореляції за

різночасовими зсувами. Значення коефіцієнтів крос-кореляції

непропорційне за величиною при однакових зсувах у різних

напрямах. Це свідчить про нестабільний зв’язок між коливаннями

показників, який є стійким лише на певних ділянках

досліджуваного інтервалу з періодом у діапазоні 30–40 хв.

Рис. 5.9. Крос-корелограми коливної динаміки досліджуваних показників

зародків в’юна: мембранного потенціалу з швидкістю поглинання кисню (1) та

швидкості поглинання кисню з концентрацією Ca

у цитозолі (2), pH

(3),

активністю ізоцитратдегідрогенази (4)

Така сама тенденція простежується на крос-корелограмі 4,

хоча зв’язки між ШПК та активністю ізЦДГ є дещо слабшими. Для

рядів ШПК та Ca

виявлено достовірну сильну кореляцію з

стійким 30-хвилинним періодом лише на певних інтервалах часу, а

періодичні зв’язки між ШПК та pH

, більш стабільні за величиною,

простежуються на зворотній крос-кореляйційній функції 3. Ці

234

результати можуть бути зумовлені наявністю інших періодичних

складових у динаміці ШПК, зміною фазових відношень між

коливаннями показників на початку та в кінці спостереження.

Вони узгоджуються з результатами попередньо проведеного

аналізу періодограм та автокорелограм показників.

Рис. 5.10. Крос-корелограми коливної динаміки досліджуваних показників

зародків в’юна: мембранного потенціалу (1), цитозольної концентрації Ca

(2),

(3), ізоцитратдегідрогенази (4), α-кетоглутаратдегідрогенази (5) сукцинатде-

гідрогенази (6), лактатдегідрогенази (7) та швидкості поглинання кисню (8) з

концентрацією серотоніну

235

Результати крос-кореляційного аналізу всіх досліджуваних

показників із динамікою вмісту серотоніну в зародках в’юна

зображено на рис. 5.10. Оскільки не встановлено періодичності

змін цього показника, то і за різночасовими зсувами в обох

напрямах не виявлено достовірних значень коефіцієнтів крос-

кореляції між коливною динамікою таких пар показників: ТМП–

серотонін (1), pH

–серотонін (3), α-КГДГ–серотонін (5), СДГ–

серотонін (6).

Достовірну негативну кореляцію без часових зміщень

спостерігаємо на крос-корелограмі 2, між рядами Ca

і серото-

ніном (-0,36*).

Зменшення концентрації серотоніну супроводжується

зростанням концентрації йонізованого Ca

у цитозолі. Аналогічну

кореляцію виявлено нами у попередньому аналізі між перехідними

змінами показників. Тоді ж було встановлено причинно-наслідкові

зв’язки між активністю із-ЦДГ, ЛДГ та вмістом серотоніну в

зародках, як це виявлено й у цьому аналізі.

За від’ємним 40-хвилинним значенням зсуву спостерігають

сильну позитивну кореляцію (0,71**) між рядами із-ЦДГ–

серотонін та за 25-хвилинним зсувом – між ЛДГ–серотонін (0,48*),

що видно на крос-корелограмах цих показників 4 та 7. Те, що в

цьому разі зміни активності дегідрогеназ випереджають зміни

вмісту серотоніну в зародках, але спрямованість зв’язків не

змінюється, може свідчити про циклічний характер часової

залежності.

Таку періодичну залежність також спостерігають на крос-

корелограмі 8 між ШПК і серотоніном. У цьому випадку

236

достовірну негативну кореляцію виявлено без часових зміщень

(0,54*) та при 50-хвилинному зсуві ряду ШПК у зворотному

напрямку відносно ряду серотоніну. Одержані результати ще раз

засвідчують можливість наявності часових причинно-наслідкових

залежностей між змінами серотоніну з динамікою ШПК,

активності із-ЦДГ та ЛДГ, причину яких слід шукати у спільних

механізмах, що найімовірніше відбуваються на молекулярному

рівні.

Додатково нами проведено співставлення часових

співвідношень між динамікою біоелектричних (за коливаннями

ТМП) та метаболічних (за коливаннями ШПК) процесів на різних

інтервалах дослідження, яке дало змогу проаналізувати зміни

характеру взаємозв’язків у часі між ними за нормальних умов

розвитку в період дроблення.

На крос-корелограмах динаміки ТМП із ШПК, як видно з

рис. 5.11, за інтервалами часу 60–385 хв (1) та 90–385 хв (2)

очевидним є квазіперіодичний характер появи крос-кореляцій,

який більш виражений у першому прикладі. Це свідчить про

нестабільний зв’язок між показниками, зумовлений квазіперіодич-

ним характером динаміки ШПК, оскільки в ній виявлено за

допомогою спектрального аналізу дві достовірні періодичні скла-

дові 27 та 39 хв.

Аналіз крос-кореляцій між цими показниками на інтервалі

від 120 до 385 хв засвідчив, що при зсуві значень ряду ТМП

відносно ряду ШПК у обох напрямах простежуються кореляційні

зв’язки з періодом у межах 30–40 хв. Але достовірний періодичний

зв’язок виявлено не на всьому інтервалі дослідження, що може

237

свідчити про деяку синхронність між коливаннями цих показ-

ників.

Така сама тенденція відбувається у крос-корелограмах

показників, динаміку яких співставляли на інтервалі від 150 до

385 хв.

Однак у цьому разі є ліпший збіг максимальних та

мінімальних значень показників за часом, про що свідчить

величина виявлених достовірних максимумів коефіцієнтів крос-

кореляції та регулярність їхнього виявлення за часом на довших

ніж у попередньому аналізі проміжках часу.

Без часових зміщень на всіх крос-корелограмах

встановлено негативну достовірну кореляцію. Це означає, що

коливання показників відбуваються у протифазі, засвідчуючи

певну стійкість фазових відношень між ними за нормальних умов

розвитку. Хоча, ймовірно, можливий деякий зсув фаз між ними,

оскільки на всіх крос-корелограмах простежується неоднакове

зниження значень коефіцієнтів кореляції при першому зсуві в

обох напрямках.

Отже, оцінення часових співвідношень у динаміці ТМП та

ШПК у період дроблення засвідчило, що у процесі розвитку

зародків в’юна змінюється характер подібності їхньої коливної

динаміки, зокрема, від квазіперіодичного, що спостерігається на

початкових поділах дроблення від 60 до 120 хв і після 120 хв – до

більш стабільного, майже синхронного, з приблизно 35–40 хв

періодом, який можливий не на всьому досліджуваному інтервалі

часу.

238

Рис. 5.11. Крос-корелограми коливної динаміки мембранного потенціалу

та швидкості поглинання кисню на різних інтервалах дослідження при розвитку

зародків в’юна: 1 – 60–385 хв; 2 – 90–385 хв; 3 – 120–385 хв; 4 – 150–385 хв

Аналіз параметрів коливної динаміки клітинних процесів у

ранньому ембріогенезі в’юна дав змогу встановити періодичну

подібність відхилень у динаміці ТМП, Ca

, pH

та активності із-

ЦДГ протягом періоду дроблення. Разом з тим крос-корелограми

досліджуваних показників засвідчують взаємну спряженість їхньої

ритміки, що характеризується зв’язком різного ступеня. Між

змінами активності ЛДГ, СДГ і ШПК із динамікою ТМП, Ca

, pH

та активністю ізЦДГ виявлено дуже лабільні та нестійкі зв’язки за

періодичними складовими, що зумовлено квазіперіодичним харак-

тером змін досліджуваних метаболічних показників (Л.Я. Івашків

та ін., 2001).

239

5.4. Çì³íè ìåòàáîë³÷íèõ

³ á³îåëåêòðè÷íèõ ïîêàçíèê³â çà

íîðìàëüíèõ òà åêñòðåìàëüíèõ

óìîâ ðîçâèòêó çàðîäê³â â’þíà

Визначені характеристики динаміки

біоелектричних та метаболічних процесів у зародків в’юна при

температурах 16 °С та 21 °С (норм. ум.) подано на рис. 5.12 і 5.13.

Достовірність одержаних результатів спектрального аналізу

оцінено за розрахунками інтегральних періодограм досліджуваних

показників, які наведено у додатку Б. На періодограмах це

позначено символами * – p < 0,05; ** – p < 0,01.

На різних часових інтервалах досліджуваного періоду (у

діапазонах 60–180 хв та 180–360 хв) у коливній динаміці ТМП

виявлено перевагу різних періодичних складових. Достовірні

максимальні піки спектральної потужності коливань цього

показника припадають на частоти, що відповідають періодам 59 та

37 хв при температурі 16 °С і 36 та 33 хв при 21 °С (рис. 5.12 (4, 5)).

Близькі значення визначених періодів коливань ТМП при

температурі 21 °С та аналіз ширини піків свідчать про те, що

коливанням цього показника характерна варіативність періоду

протягом усього часу дослідження. При 16 °С коливання більш

стабільні лише протягом другого інтервалу дослідження та суттєво

змінюються на початку (до 180 хв). Ці результати засвідчує

автокореляційний аналіз (рис. 5.12 (1, 2) та 5.13 (1, 2)).

240

Аналогічний характер має динаміка ШПК за тих самих

умов. На спектрах потужності цього показника достовірні

максимуми відповідають періодам 46 та 35 хв відповідно до

зазначених температур (рис. 5.12 (6) та 5.13 (6)).

Рис. 5.12. Автокорелограми мембранного потенціалу Em (1, 2) та

швидкості поглинання кисню (ШПК) (3), періодограми Em (4, 5) та ШПК (6),

крос-корелограма цих показників (7) для зародків в’юна протягом дроблення при

16ºС

Примітка. На корелограмах Rxx, Ryy, Rxy – значення коефіцієнта авто- та крос-

кореляції, n – часовий зсув (кількість хвилинних інтервалів квантування); на періодограмах

S – величина спектральної потужності коливань, в ум. од., f – частота (частка періоду на

інтервал квантування, хв-1), цифри над піками – період, у хв

Коливанням ШПК також характерна значна нестабільність

їхніх визначених періодів. Про це свідчать широка основа піків

коливань на розрахованих спектрах та швидке згасання осциляцій

величини коефіцієнта кореляції на автокорелограмах (рис. 5.12 (3)