Многокомпонентные модели обычно классифицируют не только по количеству рассматриваемых компонентов массы тела, но и по их принадлежности к одному из пяти уровней организации биологической системы, от элементного до уровня организма в целом как показано на рис. 1.15 и в табл. 1.10. Рассмотрим их подробнее.
Элементный уровень
В организме человека содержится около 50 химических элементов, многие из которых выполняют важные биологические функции (Эмсли, 1993; Скальный, 2004). При этом четыре элемента — кислород, углерод, водород и азот дают в сумме около 95% массы тела. Для оценки элементного состава тела применяются различные методы. Эталонным методом прижизненной оценки элементного состава тела (до 40 химических элементов, включая микроэлементы) является нейтронный активационный анализ. Содержание калия можно оценить, измерив величину естественной радиоактивности тела. Возможность косвенной оценки элементного соста-
Рис. 1.15. Пять уровней организации биологической системы и модели состава тела (Wang et al., 1992)
Таблица 1.10. Пятиуровневая многокомпонентная модель состава тела (Wang et al,, 1992; Heymsfield et al,, 2005)
|
Уровень организации |
Компоненты |
|
Элементный |
0, С, H, N, Са, Р, S, К, Na, Mg, ... |
|
Молекулярный |
Вода, липиды (триглицериды, фосфолипиды), безжировая масса, белки, углеводы, минеральные вещества, ... |
|
Клеточный |
Клетки, адипоциты, внеклеточная жидкость, клеточная жидкость, клеточная масса тела, внеклеточные твердые вещества, ... |
|
Тканевой |
Скелетные мышцы, жировая ткань (подкожная, внутренняя), костная ткань, кровь, остальные органы и ткани |
|
Организм в целом |
Голова, шея, туловище, конечности |
ва тела связана с анализом образцов биологических жидкостей и тканей (Скальный, 2004),
Наиболее устойчивые соотношения между содержанием в организме различных химических элементов обычно наблюдаются для элементов, образующих естественные соединения, Например, свыше 99% всего кальция в организме находится в костной ткани в составе гидроксиапатита кальция ([Саз(Р04)2]зСа(0Н)2), Поэтому измерение содержания кальция дает надежную оценку минеральной массы костей, Такие соотношения, называемые инвариантами состава тела, используются для разработки эталонных методов (см, п, 1,2,1) (Wang et al,, 1992), Соотношения между элементами, не образующими химические соединения, могут быть относительно постоянными в норме, но при этом значительно варьировать при заболеваниях, Например, нарушение водно-электролитного баланса приводит к изменению концентрации калия в клеточной жидкости, Поэтому при нарушениях баланса жидкостей (почечная недостаточность, ВИЧ-инфекция и т, п,) для оценки объема клеточной жидкости и клеточной массы тела не рекомендуется использовать методы разведения изотопов калия (Heymsfield et al,, 2005),