Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Февраля 2013 в 11:06, диссертация
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.
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.
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
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
Примечание: * – p<0,05 между истинным и перераспределительным дефицитом железа.
Согласно полученным результатам, распределение значений показателей в двух анализируемых выборках с дефицитом железа отличалось от “нормального”, поэтому для установления достоверности различий был использован критерий непараметрической статистики.
В соответствии с данными таблицы 17, различия, касающиеся латентной железосвязывающей способности сыворотки крови и концентрации сывороточного железа при манифестном истинном и перераспределительном дефиците железа, статистически значимы (р<0,05). Значения исследуемых параметров метаболизма железа достоверно различаются у лиц с истинным дефицитом железа и контрольной группы (p<0,05). В то же время в выборках с перераспределительным дефицитом железа и контрольной группы средние значения латентной железосвязывающей способности сыворотки крови и концентрации сывороточного железа достоверно не различались (p>0,05).
Согласно полученным данным, у контрольной группы значения показателей СЖ, ЛССЖ, СФ находились в референтном диапазоне. При истинном дефиците железа имело место снижение концентрации сывороточного железа и сывороточного ферритина, а также повышение латентной железосвязывающей способности сыворотки крови, что считается характерным для железодефицитного эритропоэза (В.В. Долгов и др., 2001; Л.И. Дворецкий, 2003; J.D. Cook et al., 2003).
В выборке с перераспределительным вариантом дефицита железа отмечался нормальный или повышенный уровень СФ при нормальных или сниженных значениях показателя ЛССЖ, что свидетельствовало о накопление запасов железа в макрофагах ретикулоэндотелиальной системы и недоступности микроэлемента для нужд эритропоэза.
Что касается особенностей варьирования эритроцитарных показателей, то установлены следующие особенности.
У лиц с истинным дефицитом железа по сравнению с перераспределительным дефицитом железа и контрольной группой достоверно снижены следующие показатели: уровень гемоглобина, гематокрита, средний объем эритроцита, среднее содержание гемоглобина в эритроците и средняя концентрация гемоглобина в эритроците. При этом содержание эритроцитов и значение коэффициента вариации распределения эритроцитов по объему статистически значимо выше, чем в выборках перераспределительного дефицита железа и физиологического эритропоэза.
При перераспределительном дефиците железа по сравнению с контрольной группой отмечено достоверное снижение всех эритроцитарных параметров. Исключение составил только коэффициент распределения эритроцитов по объему, значение которого было достоверно выше (p<0,05).
Итак, согласно полученным нами данным, как в случае истинного, так и в случае перераспределительного дефицита железа, коэффициент вариации распределения эритроцитов по объему эритроцитов повышен. Вероятно, и в том, и в другом случае это обусловлено гетерогенностью популяции эритроцитов по объему, что свидетельствует о неинформативности RDW в системе дифференцированной оценки эритропоэза.
Отдельно следует отметить отсутствие сопряженности снижений значений показателей RBC и HGB в выборке с истинным дефицитом железа и присутствие согласованного их уменьшения в группе перераспределительного дефицита железа. Вероятно, объяснение данного факта связано с особенностями патогенеза.
Как известно, при истинном дефиците железа могут быть выделены регенераторная и гипорегенераторная стадии эритропоэза (В.В. Долгов и др., 2002; А.И. Воробьев, 2005). При регенераторной стадии содержание эритроцитов и ретикулоцитов в пределах нормы, но из–за недостатка сывороточного железа нарушены процессы гемоглобинобразования. Данная стадия характеризуется значительной пролиферативной активностью костного мозга (Г.И. Козинец, Е.Д. Гольдберг, 1982), что обусловлено гипоксией, являющейся мощным стимулятором продукции эритропоэтина (С.А. Луговская, 1996; А.Д. Павлов, Е.Ф. Морщакова, 1999).
На фоне длительного течения истинного железодефицита наряду со снижением уровня гемоглобина происходит и уменьшение количества клеток в красной крови (гипорегенераторная стадия). При этом, по данным В.В. Долгова и др. (2002), гипорегенераторная стадия также сопровождается снижением пролиферативной активности костного мозга. Однако, согласно результатам исследований Г.И. Козинца и Е.Д. Гольдберга (1982), судя по митотической активности клеток эритроидного ряда, без учета неэффективного эритропоэза, пролиферативная активность костного мозга даже при длительном течении истинного дефицита характеризуется как повышенная.
Подобное противоречие может быть объяснено тем, что и гипорегенераторная стадия истинного железодефицита может быть обусловлена различными механизмами. В её формирование вносят вклад и увеличение количества неполноценных эритроидных клеток, не способных к пролиферации; и возрастание времени созревания эритробластов. Все это детерминирует задержку выхода зрелых клеток в кровяное русло, а также нарушение созревания ретикулоцитов в периферической крови. В целом, на определенном этапе истинного дефицита железа, отмечается рассогласование между количеством эритроцитов и уровнем гемоглобина в крови.
Относительно патогенеза перераспределительного дефицита железа, то, судя по литературным сведениям, на первое место выступают дефекты мобилизации железа из клеток макрофагальной системы (А.Д. Павлов, Е.Ф. Морщакова, 1999), снижение уровня общего эритропоэза (Г.П. Козинец, Е.Д. Гольдберг, 1982), а также отсутствие компенсаторного увеличения скорости продукции эритроцитов в ответ на гипоксию тканей, то есть ингибиция кроветворения (А.И. Воробьев, 2005). При этом полученные нами результаты свидетельствуют о том, что при перераспределительном варианте дефицита железа активность эритропоэза может быть различной, однако, по сравнению с истинным дефицитом железа, имеет место сопряженность динамики количества эритроцитов и уровня гемоглобина.
Касаясь значимости относительного и абсолютного количества ретикулоцитов в системе дифференцированной оценки эритропоэза, следует отметить, что мнения специалистов по этому поводу весьма противоречивы. Вероятно, по большей части, это обусловлено отсутствием единых унифицированных критериев, разграничивающих данные функциональные состояния. Так, при истинном дефиците железа количество ретикулоцитов может быть сниженным, нормальным или повышенным, причем под верхней границей нормы понимается диапазон значений от 1,2 до 2,5% (А.Н. Окороков, 2001; В.В. Долгов и др., 2002; Н.И. Стуклов, 2004). При перераспределительном варианте дефицита железа характерен пониженный (С.А. Луговская, 1996; А.Н. Окороков, 2001), нормальный или слегка повышенный уровень ретикулоцитов (А.И. Воробьев, 2005). J. Lafferty et al. (2005), в принципе, подвергают сомнению существующие на сегодняшний день нормативы ретикулоцитарного анализа.
Установлено, что значение Ret# в выборках достоверно не различалось (p>0,05). По сравнению с контрольной группой, в условиях дефицита железа Ret % статистически значимо выше (p<0,05). При этом не выявлено достоверных межгрупповых отличий, касающихся Ret %, в условиях истинного и перераспределительного дефицита железа.
Рисунок 13 демонстрирует кривые распределения относительного количества ретикулоцитов при истинном и перераспределительном дефиците железа.
1 – истинный дефицит железа, 2 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 13. Распределение относительного количества ретикулоцитов при истинном и перераспределительном дефиците железа
В соответствии с рисунком 13, максимальная вероятность истинного дефицита железа при Ret%, равном 0,8%; перераспределительного дефицита железа - при Ret%, равном 1,5%.
Согласно результатам индивидуа
Рисунок 14 демонстрирует кривые распределения количества незрелых ретикулоцитов в выборках с истинным и перераспределительным дефицитом железа.
1 – истинный дефицит железа, 2 – перераспределительный дефицит железа
Рис. 14. Распределение незрелых ретикулоцитов при истинном и перераспределительном дефиците железа
Из рисунка 14 следует, что в интервале IRF% 3-7% высока вероятность перераспределительного дефицита железа, а в диапазоне 11-17% – истинного дефицита железа. При этом данные таблицы 17 свидетельствуют о межгрупповой статистической значимости различий значений анализируемого показателя.
Относительно значений ретикулоцитарных фракций LFR%, MFR% и HFR%, то при истинном дефиците железа отмечено достоверное увеличение ретикулоцитов со средней флуоресценцией до 11,6 ± 0,47%, ретикулоцитов с высокой флуоресценцией до 1,76 ± 0,13%, а также уменьшение количества ретикулоцитов с высокой флуоресценцией до 86,6 ± 0,59 % (p<0,05).
В целом, согласно результатам анализа, в условиях манифестного дефицита железа имеет место омоложение ретикулоцитарной формулы. Что касается истинного дефицита железа, то наши данные находят подтверждение в научных публикациях (C.C. Chang, L. Kass, 1997; Н.И. Стуклов, 2004; M. Buttarello et al., 2004; С.А. Луговская, 2006). В то же время отметим отсутствие в доступных литературных источниках сведений о существовании аналогичного “феномена” при перераспределительном дефиците железа. Вероятные механизмы омоложения ретикулоцитарного пула представляются следующими.
При дефиците железа любой этиологии увеличение процентного содержания незрелых ретикулоцитов обусловлено активацией эритропоэза на фоне гипоксии тканей. Однако, на наш взгляд, при перераспределительном дефиците железа возможна задействованность механизмов иного рода. В частности, может иметь место нарушение барьерной функции костного мозга, в реализации которой первое место принадлежит обратным связям, а именно, регулирующему влиянию количества циркулирующих клеток (Г.И. Козинец, В.А. Макаров, 1997). При недостаточной пролиферативной активности костного мозга, вероятно, механизмы каскадной активации внутренней регуляции эритропоэза разбалансированы, а значит, появляются условия для выхода незрелых клеточных элементов в периферическую кровь. Кроме того, на наш взгляд, как при истинном, так и при перераспределительном дефиците железа, может иметь место различная степень уменьшения скорости (и увеличения времени) созревания ретикулоцитов в периферическом кровяном русле, что также вносит вклад в омоложение ретикулоцитарной формулы. Так, по данным Н.И. Стуклова (2003), на этапе костномозгового созревания в ретикулоцитах синтезируется 1/3 всего гемоглобина, содержащегося затем в зрелых эритроцитах. Стало быть, существенную роль в дозревании ретикулоцитов в периферическом кровяном русле играет концентрация железа в сыворотке крови. Вероятно, у лиц с истинным дефицитом железа, из-за абсолютного истощения запасов микроэлемента в сыворотке крови, процесс дозревания ретикулоцитов в периферическом кровяном русле замедлен. В сыворотке крови у лиц с перераспределительным дефицитом железа микроэлемента значимо больше, а значит, процесс дополнительного синтеза гема ретикулоцитов и их дозревания до эритроцитов идет, хотя и замедленно по сравнению с нормой, но с большей скоростью, чем при абсолютном дефиците железа.
Предположение, касающееся различий в скорости созревания ретикулоцитов, подтверждает и достоверное снижение содержания гемоглобина в ретикулоцитах у лиц с истинным дефицитом железа до 18,1 ± 0,46 пг, по сравнению с перераспределительным дефицитом железа (p<0,05). То есть, при истинном дефиците железа выраженная гипохромия ретикулоцитов отражает в режиме реального времени абсолютную недостаточность микроэлемента для нужд эритропоэза.
Следует заметить, что для реализации
эритросинтетической функции
В целом, относительно метаболизма белка, известно, что концентрация альбуминов и глобулинов в плазме крови зависит от соотношения между скоростью их синтеза и выведения из организма и выходит за пределы нормальных значений, составляющих 64-83 г/л, только при глубоких нарушениях обменных процессов (А.А. Кишкун, 2007). При этом на долю альбуминов приходится ¾ онкотической активности плазмы. Важной функцией альбуминов является их участие в переносе целого ряда веществ и, в частности, углеводов и липидов, являющихся основным энергетическим субстратом функционирования всех систем организма (Н.В. Толкачева и др., 1981). Влияние изменений концентрации общего белка на поддержание постоянства состава крови выражается, в частности, в том, что скомплексированные с альбуминами жирные кислоты и продукты перикисного окисления липидов снижают свою гемолитическую активность к эритроцитам (И.П. Данилов, 1975; Р.Б. Ильин и др., 1987). Не менее значимым является участие альбуминов и глобулинов в регуляции активности гормонов и ферментов, транспортировке и регуляции содержания в сыворотке ряда катионов и анионов. Вклад в эритропоэз вносит и высвобождающийся под влиянием ряда гемолизирующих факторов при деструкции эритроцитов белок, расходующийся на образование гемоглобина новых молодых эритроцитов (З.А. Горкина и др., 1972).
Учитывая вышесказанное, мы сочли целесообразным провести специальное исследование, направленное на выявление количественных закономерностей между уровнем сывороточного белка и основными ретикулоцитарными и эритроцитарными параметрами.
Как показал сравнительный анализ, при истинном и перераспределительном дефиците железа количество сывороточного белка статистически значимо не различалось, составив, соответственно 72,6±5,9г/л и 72,9±11,5 г/л. Рисунок 15 демонстрирует кривые варьирования концентрации общего сывороточного белка в анализируемых выборках.