Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели периферической крови в системе оценки у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА

 

 

На правах рукописи

 

 

Барановская Ирина Борисовна

 

 

 

 

 

РЕТИКУЛОЦИТАРНЫЕ И  ЭРИТРОЦИТАРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ В СИСТЕМЕ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО  СОСТОЯНИЯ ЭРИТРОПОЭЗА У ЛИЦ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ И НЕ ЗАНИМАЮЩИХСЯ СПОРТОМ

 

 

Специальность 03.03.01 – Физиология

 

 

Диссертация на соискание  ученой степени

кандидата биологических наук

 

 

 

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор  М. Т. Проскуряков,

доктор медицинских наук, профессор Г.А. Макарова

 

 

Краснодар, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список  сокращений ………………………………………………….	5
Введение …………………………………………………………………..	7
Глава 1. РЕТИКУЛОЦИТАРНЫЕ И ЭРИТРОЦИТАРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ ЭРИТРОПОЭЗА (обзор литературы)…………………….	14
1.1. Функциональное состояние эритропоэза при различных вариантах дефицита железа………………………………………………	14
1.2. Диагностические возможности ретикулоцитарных показателей…	20
1.3. Диагностические возможности эритроцитарных показателей……	25
1.4. Функциональное состояние эритропоэза у спортсменов, тренирующихся на выносливость……………………………………….	29
1.5. Современные методы структуризации информации в системе оценки функционального состояния эритропоэза……………………...	36
1.6. Заключение…………………………………………………………...	39
Глава 2. МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………..	40
2.1. Методы анализа ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей ……………………………………………………………….	40
2.2. Методы анализа избранных биохимических параметров…………	42
2.3. Математический аппарат анализа…………………………………..	43
2.4. Организация исследований………………………………………….	46
Глава 3. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели в системе дифференцированной оценки эритропоэза………………………………………………………………	48
3.1. Предпосылки………………………………………………………….	48
3.2. Нормальные величины  ретикулоцитарных показателей у  здоровых лиц молодого возраста………………………………………..	50
3.3. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели у атлетов высокой квалификации, специализирующихся в видах спорта, направленных на преимущественное развитие выносливости (гребля на байдарках и каноэ, бег на средние и длинные дистанции)……. дистанции)…………………………………………………………………	60   60
3.4. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели при скрининге латентного дефицита железа……………………………………………..	76
3.5. Ретикулоцитарные и эритроцитарные показатели в системе дифференцированной оценки эритропоэза в условиях манифестного истинного и перераспределительного дефицита железа……………….	90
3.6. Заключение…………………………………………………………...	112
Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭРИТРОПОЭЗА НА ОСНОВЕ ЗНАЧЕНИЙ РЕТИКУЛОЦИТАРНЫХ И ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ…..........................................................................................	117
4.1. Предпосылки…………………………………………………………	117
4.2. Обоснование математической модели анализа изменений ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в условиях восполнения дефицита железа…………………………………………...	118
4.2.1. Теоретические предпосылки моделирования ………………...	118
4.2.2. Обоснование математической модели…………………………	119
4.2.3. Исследование процесса восполнения дефицита железа с помощью S-функции…………………………………………………..	126
4.2.4. Прогнозирование эффективности восполнения дефицита железа с помощью S-функции………………………………………..	137
4.3. Обоснование алгоритма вероятностной оценки функционального состояния эритропоэза……………………………………………………	156
4.3.1. Теоретические предпосылки  вероятностной диагностики…..	156
4.3.2. Вероятностный алгоритм  в системе дифференцированной  оценки функционального состояния эритропоэза…………………...	157
4.4. Заключение……………………………………………………….......	169
Заключение ……………………………………………………………...	173
Выводы….………………………………………………………………….	180
Практические  рекомендации …………………………………….	182
Литература ……………………………………………………………….	184

 

 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

 

а	значение первого экстремума функции
As	показатель асимметрии
b	Значение второго экстремума функции
с	параметр, определяющий форму функции
DF	значение дискриминантной  функции
Eras	ошибка показателя асимметрии
Erex	oшибка показателя эксцесса
Erx	ошибка среднего значения показателя
Ex	показатель эксцесса
f(x)	функция распределения  вероятности
Н	параметр, определяющий прирост значения показателя
HCT	гематокрит
HGB	гемоглобин
HFR	ретикулоциты с высокой  флюоресценцией
IRF	фракция незрелых ретикулоцитов
LFR	ретикулоциты с низкой флюоресценцией
M	особая точка, определяющая максимум функции
max	максимум
med	медиана
min	минимум
MCH	среднее содержание гемоглобина  в эритроците
MCHC	средняя концентрация гемоглобина  в эритроците
MCV	средний объем эритроцита
MFR	ретикулоциты со средней  флюоресценцией
n	количество
r	коэффициент корреляции по Спирмену
RBC	количество эритроцитов
Ret#	абсолютное количество ретикулоцитов
Ret%	относительное количество ретикулоцитов
Ret–He	содержание гемоглобина в ретикулоцитах
ROCAREA	площадь под характеристической кривой
RDW	показатель гетерогенности эритроцитов по объему
p	статистическая значимость различий
Pd	вероятность достоверности  предсказания
p(x)	плотность вероятности
S0	особая точка, определяющая значение показателя на исходном уровне
Sst	параметр, определяющий значение функции на стабилизационном уровне
Sd	среднее квадратичное отклонение
Se	чувствительность
Sp	специфичность
SEAREA	показатель стандартной  ошибки площади под характеристической кривой
Х	среднее арифметическое значение показателя
u	параметр, определяющий разницу между значениями показателя на стабилизационном и исходном уровне
КМС	кандидат в мастера  спорта
ЛССЖ	латентная железосвязывающая  способность сыворотки
Мо	мода
ЗМС	заслуженный мастер спорта
МС	мастер спорта
МСМК	мастер спорта международного класса
СЖ	концентрация сывороточного  железа
СФ	концентрация сывороточного  ферритина

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Интерпретация значений ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в системе дифференцированной оценки эритропоэза имеет определенные трудности. Основными причинами этого являются отсутствие единых методологических принципов анализа и оценки гематологических параметров и существование проблемы пороговых величин лабораторных показателей (Ю.В. Кузнецова и др., 1996; А.А. Кишкун, 2007; В.А. Фокин, 2007). Ситуацию усугубляет то, что при ряде широко распространенных пограничных состояний эритропоэза характерные особенности со стороны показателей красной крови могут вообще отсутствовать (С.А. Луговская и др., 1996; L. Thomas, Ch. Thomas, 2002; А.А. Ахлямова и др., 2005). При этом относительно кинетики периферического звена эритрона имеются только единичные публикации, констатирующие изменения ретикулоцитарных и эритроцитарных параметров в различных условиях функционирования эритропоэза (Г.И. Козинец, Е.Д. Гольдберг, 1982; Н.И. Стуклов, 2004; M. Buttarello et al., 2004; В.А. Фокин, 2009), как правило, без анализа глубинных физиологических механизмов, лежащих в основе подобных сдвигов.

На наш взгляд, принципиальные трудности в исследованиях, посвященных физиологии эритропоэза, обусловлены не отсутствием информативных гематологических маркеров, а проблемами структуризации имеющейся информации. В связи с этим не всегда представляется возможным по результатам показателей гемограмм проводить дифференцированную оценку функционального состояния эритропоэза, а также анализировать и прогнозировать его изменения.

Когда же речь идет о лицах, связанных с интенсивной мышечной деятельностью, особенно о спортсменах  высокой и высшей квалификации, то здесь необходимо дополнительно  учитывать, что физические нагрузки могут оказывать как преходящее (срочное и текущее), так и длительное (кумулятивное) влияние на функциональное состояние эритропоэза. Этот факт может обусловливать определенные отклонения лабораторных показателей от референтных значений (Y.O. Schumacher et al., 2002; А.А. Кишкун, 2007; S.M. Ostojic, Z. Ahmetovic, 2008).

Объект исследования: периферическое звено эритрона с позиций изменений ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей гемограммы при различных функциональных состояниях эритропоэза у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом.

Предмет исследования: диагностические возможности ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей периферической крови в системе анализа, оценки и прогнозирования различных функциональных состояний эритропоэза у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом.

Целью исследования являлось определение информативной ценности ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей гемограммы, а также обоснование алгоритмов их эффективного использования в системе дифференцированной оценки функционального состояния эритропоэза у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом.

Рабочая гипотеза настоящего исследования заключалась в том, что анализ гемограмм с позиции не только эритроцитарного, но и ретикулоцитарного звена, а также новый подход к структуризации полученных результатов позволит значительно повысить информативную ценность данных показателей периферической крови в системе дифференцированной оценки функционального состояния эритропоэза у лиц, занимающихся и не занимающихся спортом.

Задачи исследования:

1. Определить особенности варьирования ретикулоцитарных показателей в популяциях здоровых молодых людей, занимающихся и не занимающихся спортом, в том числе с позиции выявления возможной скрытой ингибиции эритропоэза у высококвалифицированных атлетов.

2. Установить информативную  значимость ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в системе дифференцированной оценки отдельных функциональных состояний эритропоэза.

3. Выявить особенности внутри- и межсистемных взаимосвязей основных ретикулоцитарных, эритроцитарных, а также избранных биохимических показателей при отдельных функциональных состояниях эритропоэза.

4. Обосновать и разработать  модели и алгоритмы эффективного  использования ретикулоцитарных  и эритроцитарных показателей  в целях: а) дифференциации различных функциональных состояний эритропоэза; б) выявления определенных физиологических закономерностей функционирования периферического звена эритрона в условиях восполнения дефицита железа; в) прогнозирования изменений данных показателей при восполнении дефицита железа.

Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что в нем впервые:

- определены особенности варьирования ретикулоцитарных показателей в популяциях здоровых молодых людей, занимающихся и не занимающихся спортом, в частности, нормальное распределение среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах при право- или левосторонней асимметрии остальных анализируемых параметров, а также количество и характер внутрисистемных взаимосвязей между основными ретикулоцитарными и эритроцитарными показателями при различных функциональных состояниях эритропоэза;

- установлена сопряженность при  истинном дефиците железа между  концентрацией сывороточного белка и количеством эритроцитов, свидетельствующая о важной роли пластических ресурсов в комплексе факторов, определяющих компенсаторные возможности эритрона в подобных условиях;

- разработаны алгоритмы оценки  ретикулоцитарных и эритроцитарных  показателей с позиций: 1) дифференциации физиологического эритропоэза и латентного дефицита железа, а также манифестного истинного и перераспределительного дефицита железа путем использования систем дискриминантных уравнений; 2) прогнозирования изменений функционирования периферического звена эритрона в условиях возмещения дефицита железа на основании анализа скоростей и ускорений изменений показателей при помощи разработанной универсальной S-функции; 3) структурирования результатов гемограмм путем использования вероятностного анализа;

- установлено, что в условиях  восполнения дефицита железа  на основании анализа скоростей  и ускорений изменений регистрируемых показателей могут быть выделены следующие характеристики функционирования периферического звена эритрона: 1) стадийность процесса - наличие стадий срочной и отставленной активации эритропоэза, каждая из которых включает две подстадии; 2) переходные состояния системы, которые, как правило, соответствуют началу каждой стадии и отличаются десинхронозом скоростей и ускорений изменений анализируемых параметров; 3) различная степень сопряженности изменений динамических параметров системы: увеличению значения показателя может соответствовать как возрастание, так и снижение скорости его прироста; снижению значения показателя всегда соответствует уменьшение скорости изменения; ускорение в обоих случаях может быть как положительным, так и отрицательным.

Положения, выносимые на защиту

1. У спортсменов высокой  квалификации, специализирующихся  в видах спорта, направленных  на преимущественное развитие  выносливости, на фоне укладывающихся  в референтные величины показателей  красной крови имеет место статистически значимое снижение показателя содержания гемоглобина в ретикулоцитах и количества незрелых ретикулоцитов, а также уменьшение числа внутрисистемных взаимосвязей, что не исключает вероятность скрытой ингибиции эритропоэза.

2. Информативная ценность ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в системе дифференцированной оценки эритропоэза может быть значимо повышена путем использования вероятностного алгоритма структурирования результатов гемограмм. Применение S-функции позволяет эффективно прогнозировать изменения ретикулоцитарных и эритроцитарных параметров в условиях устранения дефицита железа.

3. При восполнении дефицита железа  имеют место стадии срочной  и отставленной активации эритропоэза,  каждая из которых, в свою  очередь, содержит две подстадии, отличающиеся продолжительностью, физиологическими механизмами, а также различной степенью сопряженности скоростей и ускорений, характеризующих изменение регистрируемых параметров.

4. Дополнительными критериями оценки  функционального состояния эритрона при дефиците железа, в частности, его компенсаторных возможностей в подобных условиях, могут служить результаты анализа характера и числа взаимосвязей между ретикулоцитарными и эритроцитарными показателями, а также содержанием сывороточного белка. При ретикулоцитозе и ретикулоцитопении отмечается снижение количества и статистической значимости внутрисистемных взаимосвязей, свидетельствующее о повышении напряженности функционирования эритрона.