Концептуализация клеток кожи
Концепт «Разнообразия функций видовой клетки кожи»
Базисные множества:
Х1 – множество признаков клетки любого вида, которые экспериментально обнаруживаются специальными маркерами.
Родовое отношение: D1 ∈ B(Х1). Здесь «В» – знак операции порождения множества из всех подмножеств исходного множества (булеан).
Тип этой структуры: «Множество всех подмножеств признаков клетки».
Поскольку у любой клетки каждого вида может проявиться любое сочетание признаков, то эта структура устанавливает полное разнообразие всех комбинаций признаков, которые только могут быть у кожной клетки любого вида. Учитывая, что каждая комбинация признаков клетки указывает на активность её определенной функции, то эта структура выражает одновременно полное разнообразие функций, которые могут активировать клетки, независимо от их вида.
Если количество признаков каждой клетки равно Р, а по одному из них определяют вид самой клетки, то разнообразие комбинаций признаков и, следовательно, функций клеток может достигать числа 2(Р-1)–1. Здесь учтено, что если никаких признаков клетка не проявляет (пустое подмножество признаков – ∅), то она функционально пассивна. С учетом известного количества признаков клетки каждого вида (Р=24), получается, что максимальная мощность гипотетического разнообразия функций одной клетки любого вида (F) составляет более 8 миллионов (конкретно: F=8388607). Причем, каждая из этих функций может быть различима.
Этот первый результат концептуализации позволяет теоретически выводить (определять) каждую функцию клетки, исследуя ее влияние на состояние здоровья; ставить задачи на поиск эффективных способов обнаружения функций; искать способы активизации каждой функции или её подавления. В настоящее время из всего разнообразия функций клеток кожи дерматологически учитывается ничтожная часть. Возможно, некоторые потенциальные функции не проявятся никогда или проявятся в каких-то уникальных ситуациях. Но, в отсутствие обоснованных утверждений на этот счет, нельзя исключать появление незнакомых функциональных феноменов клеток кожи.
Концепт «Видовые клетки с функциями»
Базисные множества:
Х1 – множество признаков клетки любого вида, которые экспериментально обнаруживаются специальными маркерами;
Х2 – множество видов клеток кожи. Это все те отличные друг от друга клетки, которые участвуют в создании феноменов здоровья кожи.
Родовое отношение имеет следующий вид: D2 ∈ Х2 × В(Х1).
Здесь «×» – знак декартового произведения множеств.
Тип этой структуры: «Множество видов клеток и множество их функций».
Эта структура определяет все ситуации, в которых необходимо различать конкретные видовые клетки со всеми их функциями.
Скорее всего, этот концепт полезен для постановки узких теоретических задач в дерматологии. Так, рассмотрение клеток с их полным набором функции может позволить исследовать особенности действия всех функций каждой видовой клетки. Может состояться ответ на вопрос о том, изменит ли влияние на кожу то обстоятельство, что одна и та же функция проявится у разных видовых клеток одновременно. Исходя из того, что количество видовых клеток К=12, а количество функций каждой видовой клетки равно F=8 388 607, то разнообразие составов «видовые клетки с их функциями» (S) равно S=R×F=100663284. Разумеется, на эмпирическое изучение свойств всех этих ситуаций понадобятся многие годы. Но, простор для теоретических исследований открыт.
Однако, здесь еще не выразимы реальные ситуации, при которых в конкретной пункционной биопсии кожи обнаруживаются разные по количеству составы видовых клеток. В этом смысле более конструктивным и содержательно богатым следует признать концепт с другой родовой структурой.
Концепт «Разнообразие видовых клеток с наборами их функций»
Базисные множества этого концепта:
Х2 – множество видов клеток кожи;
Х3 – множество функций клеток.
Родовое отношение имеет следующий вид: D3 ∈ В(Х2 × В(Х3)).
Тип этой структуры: «Множество подмножеств видовых клеток вместе с множеством подмножеств их функций».
Она выражает все ситуации, когда, в конкретной пункционной биопсии кожи можно рассматривать отдельно друг от друга такие субпопуляции, в которые собраны клетки всех видов (или лишь нескольких) вместе с их проявившимся функциями. Такие ситуации, возникающие вследствие эволюции состояний клеток кожи, уместно назвать «фенотипами субпопуляций». Разнообразие их велико, например:
- Одинокие виды клеток и их функции. Это все те фенотипы субпопуляций, которые определяются предыдущим родом структуры.
- Фенотипы субпопуляций, образованные из нескольких видов клеток (не всех) одномоментно вместе с их различными функциями;
- Фенотипы субпопуляций, образованные клетками всех видов, причем каждый вид клетки проявляет по одной-две своих функции;
- Фенотипы субпопуляций, образованные клетками всех видов, причем каждый вид клетки проявляет все своих функции одновременно.
Этот концепт открывает возможность различать фенотипы с полными/неполными наборами видов клеток со всеми разнообразными активностями функций, включая и те, в которых все виды клеток одновременно проявляют все свои функции. На его основе уже можно ставить новые классы задач на исследования ситуаций здоровья/болезни с разными составами функций при полном наборе видовых клеток и других ситуаций. Но, в этих концептуальных конструкциях еще не учтены обстоятельства, когда в порции кожи оказывается какая-то определенная доля клеток каждого вида с конкретными (разными функциями). Это будет другой концепт, который выразит полное разнообразие фенотипов субпопуляций клеток. При этом могут быть выразимы необычные теоретически возможные ситуации. Например, когда при полном разнообразии клеток всех видов среди клеток одного вида окажутся клетки с разными наборами функций.
Это принудит исследователей отвечать на серии вопросов о том, каковы свойства таких фенотипов субпопуляций клеток и как это сопряжено с патологиями, являющимися предметом изучения дерматологии, как науки о коже и её заболеваниях.
Генетически детерминированный процесс формирования разнообразия специализированных фенотипов клеток, отражающих их функцию – результат координированной экспрессии определённого набора генов, в результате которого, дифференцировка клеток, изменяющая их функции, морфологию и метаболическую активность, создаёт предпосылки их высокой специализации и избирательности действие, что в конечном счёте реализуется в колоссальном разнообразии видимых дерматологами клинических феноменов одних и тех же заболеваний кожи.
Углубление этих концептуальных различений позволяет выйти на широкий класс исследовательских задач в дерматологии, опирающейся на различения фенотипов субпопуляций клеток кожи – фенотипическая дерматология. Исходя из концептуально возможного разнообразия ситуаций, которыми должна овладеть фенотипическая дерматология, основными типами задач теоретического и экспериментального поиска являются следующие:
- Задачи выявления полного разнообразия клеток кожи каждого вида;
- Задачи выявления всех возможных функций клеток кожи каждого известного вида;
- Задачи выявления влияния возможных функций клеток каждого вида на состояния кожи;
- Задачи выявления возможностей комбинированного проявления потенциальных функций одновременно для всех клеток каждого вида;
- Задачи выявления совместного влияния возможных функций клеток каждого вида на состояния кожи;
- Задачи выявления совместного влияния возможных функций клеток всех видов одновременно на состояния кожи;
- Задачи выявления способов активации/подавления функций клеток каждого вида;
- Задачи выявления отношений между возможностями клеток активировать свои функции в совместном существовании;
- Задачи выявления влияние концентраций клеток каждого вида на состояния кожи;
- Задачи выявления концентраций видовых клеток с разнообразно активированными функциями на состояния кожи;
- Задачи выявления свойств переходов между состояниями популяций клеток с разнообразными функциональными возможностями;
- Задачи выявления способов целенаправленного изменения (управления) переходов между состояниями популяций клеток.
Очевидно, за каждым типом таких задач стоит проблема распознавания частных свойств компонентов сложной морфологии клеток кожи [34]. Снятие этих проблем как теоретическими, так и экспериментальными иммунологическими методами может поднять дерматологию на качественно новые уровни.
Примером практического решения одной из названных задач фенотипической дерматологии является разработка амплификатора репаративных потенций. Так, ориентируясь на тезис о том, что процессы заживления подчиняются тем же принципам, что и процессы пролиферации и апоптоза, и регулируются через клеточно-клеточные и клеточно-матриксные сигналы [35], в результате проведенных аналогичных исследований, были получены данные о дозозависимом влиянии Cellgel на жизнеспособность и процессы апоптоза клеток в культуре, благодаря чему был сделан вывод о том, что более глубокое изучение иммунных механизмов регуляции гибели клеток цитоиммунограммой кожи, может способствовать усилению эффективности ранозаживляющего средства Cellgel при его применении in vitro. Условием появления этого эффекта является активация специфических функций клеток кожи каждого вида, способ которой должен быть найден.
С учетом результатов концептуализации эта задача была сформулирована так:
- Среди полного разнообразия фенотипов субпопуляций видовых клеток с наборами их функций, заданных концептуальной схемой D3, найти такой фенотип, который определяется следующим термом: TR1 = {d ∈ D3 (Pr1d ∈ X2)}
- Разработать техническое устройство, способное активировать функции клеток этого множества.
Актуальность решения этой задачи определе- на постановлением Правительства Российской Федерации и приказом Минэкономразвития об обеспечении государственного контроля качества исследований парфюмерно-косметической продукции для осуществления процедуры оценки соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011).
(Федеральный закон от 28.12.2013 No 412-ФЗ (ред. от 23.06.2014) «Об аккредитации в национальной системе аккредитации»).
Решением этой задачи стало изобретение амплификатора репаративных потенций клеток кожи [36]. С одной стороны, это изобретение – отклик на потребность внедрения в медицинскую практику экспертных систем [37]. С другой стороны – это первый из множества возможных шагов к терапевтической тактике, при которой, например ранозаживление становится управляемым процессом с заданным требованием к его результату. Его полезная модель относится к биотехнологиям в клеточной медицине, а именно к устройствам для работы с клетками кожи человека, создающим практическое удобство активации in vitro и внесения в рану активированных клеток кожи. Это изобретение открывает ряд решений по так называемой «адресной доставке» лекарственных веществ [38], перспективы которой в практической дерматологии были обозначены рядом российских и зарубежных авторов [39,40]. Главное назначение амплификатора достигается обеспечением ограниченного контакта действующего вещества Cellgel с подготовленными патентованным способом – цитоиммунограмма кожи и изолированными от внешней среды в отдельной емкости активируемыми клетками кожи, представляющими собой разделенную жизнеспособную гетерогенную популяцию клеток в виде суспензии.
Амплификатор репаративных потенций – это первый практический шаг по направлению фенотипической дерматологии, основанием успеха которой станет концептуально строгое различение свойств разнообразных фенотипов субпопуляций клеток кожи и целенаправленное регулирование этих свойств (активация, подавление, усиление, видоизменение и пр.) с учетом индивидуальных особенностей пациентов.