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

И, наконец, несмотря на существование  огромного числа маркеров железодефицитных состояний, до сих пор распространенным подходом к диагностике железодефицитной анемии является изучение динамики уровня гемоглобина или гематокритного числа при пероральном применении препаратов железа. Признаком железодефицита в этом случае служит увеличение уровня гемоглобина, по крайней мере, на 1 г/дл через 1-2 месяца после начала терапии (В.Н. Серов, 2005). Изменение эритроцитарных показателей широко используется и при мониторинге терапии. В частности, ранее и теперь эффективность коррекции железодефицитного эритропоэза принято оценивать по приросту уровня гемоглобина и среднего содержания гемоглобина в эритроците (Л.И. Дворецкий, 2003; Л.Р. Абдулина и др., 2007).

Помимо вышеперечисленных этиологических причин, влияющих на показатели красной крови, значения ретикулоцитарных и эритроцитарных индексов зависят от индивидуальных особенностей и физиологического состояния организма (С.А. Луговская и др., 2006; В.Т. Морозова и др., 2007). При этом физическая нагрузка, как один из факторов биологической вариации, может оказывать самое непосредственное влияние на функциональное состояние эритропоэза.

1.4. Функциональное  состояние эритропоэза у спортсменов, тренирующихся на выносливость

Современный спорт высших достижений, где борьба идет за сотые доли секунды, граммы и сантиметры, предъявляет высочайшие требования не только к уровню физической подготовки спортсмена и его психологической устойчивости, но и к базовому состоянию здоровья атлета, включающему, в том числе, эритропоэтическую функцию костного мозга (Г.А. Макарова, 2000; В.А. Колупаев и др., 2004; В.И. Дубровский, 2005; Э.Р. Румянцева, П.С. Горулев, 2005). Система крови не только принимает непосредственное участие в энергетическом обеспечении напряженной мышечной деятельности, но и занимает одно из ведущих мест в комплексе систем формирования неспецифических адаптационных реакций организма, что обусловлено ее способностью быстро реагировать на различные воздействия изменениями своего морфологического состава (Н.А. Кленова, 1997; В.И. Тхоревский, 2001). В данном аспекте нарушение функционального состояния эритропоэза, обусловленное как избытком железа, так и недостатком данного микроэлемента, может иметь самые негативные последствия в отношении профессиональных возможностей атлета.

Согласно результатам ряда исследований, патологические состояния, связанные  с избыточным накоплением железа в организме спортсмена, достаточно широко распространены (В.В. Долгов и др., 2001; A. Ahmadi et al., 2010). По данным G. Lippi et al. (2005), уровень сывороточного ферритина у элитных канадских атлетов составляет 332 +/- 218 нг/мл, что в 2-3 раза выше, чем у представителей любительского спорта (p < 0,001). Одна из возможных причин железоперегрузки - регулярное и часто неадекватное употребление препаратов железа атлетами, что может сопровождаться депонированием микроэлемента во внутренних органах и тканях (KE. Fallon, 2008). Другим этиологическим фактором являются аномалии на генном уровне. Результаты исследования J.L. Chicharro et al. (2004) свидетельствуют о том, что среди профессиональных атлетов Великобритании частота распространения мутации гена, ответственного за наследственный гемахроматоз, выше (49,2%), чем в популяции в целом (33,5%). Согласно данным R. Parisotto et al. (2003), протестировавших кровь более тысячи элитных атлетов из 12 стран, у 1,4% мужчин и 1,0% женщин зарегистрированы гемоглобинопатии. По мнению вышеуказанных авторов, спортивная тренировка способствует клиническому проявлению различных наследственных заболеваний крови. С точки зрения адаптивных возможностей организма, негативные изменения при состояниях, связанных с избыточным накоплением железа, затрагивают энергетический обмен, лимитируют аэробную работоспособность организма, а также компенсаторные потенциалы эритропоэза и кардиореспираторной системы (Э.Р. Румянцева, П.С. Горулев, 2005; S. Mettler, M.B. Zimmermann, 2010).

Не вызывает сомнений, что как избыток железа, так  и его недостаток, по сути, одинаково патологичны и могут принципиально ограничить возможность дальнейшей профессиональной деятельности спортсмена. По данным отечественных и зарубежных специалистов, нарушения обмена железа, главным образом дефицитного характера, наиболее широко распространены у атлетов, специализирующихся в видах спорта, требующих преимущественного проявления выносливости, с длительными аэробными и аэробно-анаэробными нагрузками. Так, согласно результатам G.J. Rietjens et al. (2002), исследовавших в течение 3 лет динамику крови 11 олимпийских триатлетов, к концу соревновательного сезона у 46% спортсменов гематологические показатели и концентрация сывороточного ферритина находились ниже нормальных значений. Причем после бегового соревновательного сезона количество спортсменов со скрытым дефицитом железа достигало 72%. По данным G. Landahl et al. (2005), у 86% членов женской национальной команды Германии по футболу установлено наличие различных вариантов дефицита железа. При этом не обнаружено статистически значимой связи между маркерами, отражающими железодефицитный эритропоэз, и конкретным видом спорта, а также объемом выполненных тренировочных нагрузок (S.M. Ostojic, Z. Ahmetovic, 2008).

Следует отметить, что  по поводу причин спортивной анемии в  литературе высказываются самые  различные точки зрения, причем ранее  рядом авторов возможность ее возникновения вообще ставилась под сомнение (F.X. Pizza et al., 1997; P. Bartsch et al., 1998). Так, согласно D.J. Shaskey и G.A. Green (2000), у атлетов, соревнующихся на выносливость (например марафонцев), наблюдается небольшое снижение гемоглобина и эритроцитов, что объясняется функциональной гиперплазмией, т. е. увеличением объема циркулирующей плазмы. С позиций возможной физиологической гемоделлюции, изолированные изменения гематологических показателей не отражают в полной мере функциональное состояние эритропоэза (Г.А. Макарова, С.А. Локтев, 1990; Г.А. Макарова, 1997, 2000). Ранее и сейчас в качестве “золотого стандарта” традиционно принято ориентироваться на концентрацию сывороточного ферритина, которая в норме должна составлять у лиц, связанных с интенсивной мышечной деятельностью, не менее 50 нг/мл у мужчин и не менее 30 нг/мл у женщин (K.E. Fallon, 2008). При этом, согласно Г.А. Макаровой и С.А. Локтева (1990), не обосновано объединять все случаи анемических состояний у спортсменов в группу истинно «спортивных» анемий, т. е. относить снижение содержания гемоглобина в крови только за счет физических нагрузок. В первую очередь должны быть исключены «традиционные» причины железодефицитной анемии, а также хронические очаги инфекции в организме.

Существует точка зрения, что легкая анемия, вызванная физическими нагрузками, активизирует кроветворение, стимулируя синтез молодых потенциально эффективных эритроцитов (C. Petibois et al., 2002). То есть, процесс анемизации рассматривается как адаптационный в плане создания условий для оптимального транспорта кислорода. Согласно другому мнению, возникновение дефицита железа у спортсменов в значительной степени обусловлено как снижением поглощения железа через желудочно-кишечный тракт, так и увеличением скорости его потери за счет усиленного потоотделения (S. Malićević et al., 2008). D. Seiler et al. (1989) считает, что возникновению дефицита железа у бегунов-марафонцев способствуют гематурия (обнаруживаемая у 25% атлетов), а также желудочно-кишечные кровотечения (диагностируемые у 10% спортсменов). По мнению других специалистов, уменьшение запасов железа обусловлено увеличением его потребления и/или уменьшением адсорбции через желудочно-кишечный тракт на фоне интенсивных физических нагрузок, а также интенсивными потерями через почки, легкие, кожу (N.A. Suedekum, R.J. Dimeff, 2005; S. Malićević et al., 2008). Специалисты S. Portal et al. (2003) рассматривают патогенез спортивной анемии как многофакторный, где наряду с гемодилюцией существенный вклад в формирование железодефицитного эритропоэза принадлежит увеличению потоотделения, кровотечениям различной этиологии, недостаточному поступлению железа с пищей. Результаты работ R.D. Telford et al. (2003), G. Banfi et al. (2007) свидетельствуют о том, что у высококвалифицированных атлетов, особенно у бегунов, основной причиной дефицита железа является гемолиз эритроцитов в капиллярах нижних конечностей. При этом увеличение плазменного свободного гемоглобина и снижение уровня сывороточного гаптоглобина являются индикаторами разрушения гемоглобинсодержащих клеток. Гемолиз эритроцитов, в свою очередь, обусловлен их повышенной деструкцией (K. Sakurada, J. Tanaka, 1996), что является последствием изменений функциональных характеристик мембран клеток на фоне активации фермента пероксидазы (Л.М. Хинина и др., 2007). Микротравмы при спортивной деятельности также обусловливают потери железа (G. Schrado, 2006). У женщин дополнительным этиологическим фактором являются кровопотери при менструациях, составляющие до 10 мг железа в сутки (A. Eliakim et al., 2002; K.E. Fallon, 2008b). Вышеперечисленные причины приводят к тому, что потребность в железе у спортсменов может быть повышена почти в 2 раза по сравнению с физически малоактивными людьми (P. Peeling et al., 2009).

У проблемы спортивной анемии есть еще один немаловажный аспект, сопряженный с профессиональной деятельностью лиц, тренирующихся на выносливость. Специалисты в области спортивной физиологии связывают с недостатком железа повышенную утомляемостью атлета (W. Derman et al., 1997; G. Dubnov, N.W. Constantini, 2004). Более того, по мнению ряда исследователей, анемия спортсменов может являться одним из проявлений синдрома перетренированности, характеризующегося постепенным снижением работоспособности на фоне поддерживания или увеличения тренировочных нагрузок (C. Petibois, 2003; Purvis D., 2010). При этом синдром хронического перенапряжения распространен чрезвычайно высоко. Так, по данным D.C. McKenziec (1999), 65% атлетов высокого уровня, специализирующихся в видах спорта, направленных на развитие выносливости, испытали (или испытывают) в течение своей карьеры состояние перетренированности.

Что касается биохимических  аспектов перетренированности, то на сегодняшний  день у специалистов нет единого  мнения о механизмах реализации данного состояния. Согласно гипотезе нарушения белкового метаболизма, интенсивные упражнения на выносливость приводят к ассоциированному с воспалением усилению метаболических процессов, которые регистрируются вплоть до 24–48 часов после тренировки (D.J. Smith, D. Roberts, 1994). При этом могут иметь место три уровня воспаления, зависящие от продолжительности и интенсивности тренировочных нагрузок на выносливость: а) чрезмерное увеличение концентрации α1- антитрипсина, но без изменения концентрации ферритина; б) выраженное повышение концентрации α1-антитрипсина и ферритина; в) существенная потеря железа, сопряженная с уменьшением уровня гаптоглобина, а также с повышением концентраций α1-антитрипсина и ферритина. Длительность воспалительного состояния может привести к значительному истощению запасов функционального железа для нужд эритропоэза (C. Petibois et al., 2002).

Согласно другой гипотезе, этиологическим фактором синдрома перетренированности  является метаболический стресс, сопровождающийся избыточным образованием свободных радикалов (C. Petibois et al., 2003; M. Tanskanen et al., 2010). При этом под действием химически активных форм кислорода инициируются процессы перикисного окисления липидов, изменяющие функции клеточных мембран эритроцитов, что способствует их гидратации и функциональному повреждению. Усиленное воздействие свободных радикалов на мембранные фосфолипиды эритроцитов может привести к разрушению эритроцитов и, как следствие, к анемии (C. Petibois et al., 2002). В частности, установлено, что при анемии нарушается баланс между образованием свободных радикалов и системой антиоксидантной защиты за счет изменений в системе антиоксидантных ферментов (J. Martinović et al., 2010).

Что касается гематологических или  биохимических маркеров, указывающих  на хроническое перенапряжение системы эритропоэза, то ряд специалистов в области спортивной физиологии (U. Gastmann et al., 1998; C. Petibois et al., 2002) предлагают ориентироваться на традиционные показатели, отражающие метаболизм железа и/или реологические свойства крови (M.S. El-Sayed et al., 2005; J.F, Brun, 2010). В частности, согласно результатам исследования A. Aissa Benhaddad et al. (1999), протестировавших 36 элитных атлетов мужского пола, самыми ранними маркерами синдрома перетренированности являются увеличение уровня гематокрита и вязкости крови, а также снижение уровня ферритина (до 55,1 +/- 7,3 нг/мл по сравнению с 92,3 +/- 9,4 нг/мл контрольной группы). Тем не менее, большинством ученых признается (C. Petibois et al., 2002, 2003; Г.А. Макарова, Ю.А. Холявко, 2006; D. Purvis et al., 2010), что вопросы, относящиеся к биохимическим аспектам перетренированности в целом и хроническому перенапряжению системы крови в частности, на сегодняшний день остаются открытыми.

Хотелось бы остановиться и на теме, касающейся возможного ингибирования кроветворения на фоне превышения допустимого объема тренировочных нагрузок. Общепринято считать, что изменения в картине крови развиваются параллельно интенсивности нагрузки. Если она превышает функциональную подготовленность организма, отмечаются декомпенсаторные явления, проявляющиеся, в частности, снижением уровня гемоглобина и концентрации ферритина (U. Gastmann et al., 1998). То есть соревновательные нагрузки могут действовать на систему красной крови не только стимулирующе, но и тормозяще (Э.Р. Румянцева, П.С. Горулев, 2005). По мнению Г.А. Макаровой и Ю.А. Холявко (2006), если на фоне уменьшения запасов железа (количественный фактор) резорбция последнего не увеличивается, значит, имеет место нарушение функционального состояния костного мозга (качественный фактор). То есть, по сути, вышепредставленные авторы не исключают ингибицию эритропоэза на фоне хронического перенапряжения системы красной крови.

Итак, система крови как внутренняя среда организма, первой реагирует на все экстремальные условия, в том числе и на факторы, связанные с превышением допустимого объема тренировочных нагрузок. Всё это указывает на необходимость проведения дальнейших исследований функционального состояния эритропоэза как одного из возможных ранних маркеров негативных сдвигов, отражающих базовый уровень здоровья атлета.

1.5. Современные  методы структуризации информации  в системе

оценки функционального  состояния эритропоэза

К настоящему времени  в медико-биологических исследованиях  складывается достаточно противоречивая ситуация. С одной стороны, накоплены массивы данных, которые отражают всевозможные встречающиеся ситуации и состояния, с другой стороны – непропорционально мало информации, получаемой из их анализа (М.А. Хинко, 2006; В.А. Фокин, 2009; А.В. Дубровин, В.А. Фокин, 2009). Это связано с тем, что, несмотря на очевидные успехи биологии и медицины, использование математического аппарата для обработки результатов исследований довольно ограничено (А.А. Автандилов, 1990; Н.Ж. Джайчибеков и др., 2008). При этом эффективность анализа всей совокупности данных, исходя из концепции совместного использования, определяется рядом специалистов как возможность их согласования на основе разработки математических моделей и алгоритмов (Ю.В. Кистенев и др., 2007; Б.А. Кобринский, 2008; В.А. Фокин, 2009).

Что касается исследований в области  физиологии кроветворения, то на сегодняшний день известна математическая модель, с помощью которой характеризуется поведение клеточной кинетики в произвольной стадии дифференцировки эритроидных клеток (В.В. Свищенко, Е.Д. Гольдберг, 1995); математическая модель, описывающая дополнительный поток эритроцитов из костного мозга, обусловленный анемией (В.В Свищенко, Н.А. Стахин, 2004, 2008). В.А. Фокиным (2009) представлена математическая модель, описывающая кинетику эритроидных предшественников в норме. При этом автором решается задача согласования данных количественного распределения эритрокариоцитов по стадиям дифференцировки. P. Li et al. (2011) разработал модель регуляции пролиферации стволовых клеток костного мозга в зависимости от уровня тканевой гипоксии, обусловленной пребыванием на высоте. Кроме того, методы структуризации данных широко используются при построении математических моделей, описывающих фармакокинетику эритропоэтина, а также изменения гематологических показателей под воздействием эритропоэзстимулирующих агентов (S.H. Chapel et al., 2000; R. Ramakrishnan et al., 2004; W. Krzyzanski et al., 2005; S. Woo, W.J. Jusko, 2007). Разработаны математические модели функционирования эритропоэза при хронической почечной недостаточности (R. Bellazzi et al., 1994); в условиях свинцовой интоксикации (H.T. Banks et al., 2004), под действием малярийной инфекции (J.J. Thibodeaux, 2010).

Помимо теоретических аспектов математического моделирования, позволяющих получать новую информацию о функционировании биологических систем в различных условиях, методы структурирования информации на основе алгоритмов находят все большее практическое применение для дифференцированной оценки пограничных состояний. Согласно Б.А, Кобринскому (2008), автоматизированные диагностические системы (экспертные, интеллектуальные, гибридные, нейронные сети и др.) уже сегодня широко используются в кардиологии, гастроэнтерологии и медицине неотложных состояний.

Относительно дифференцированной оценки функциональных состояний эритропоэза, то в доступных литературных источниках встречаются единичные публикации, где для решения поставленных задач применяется математический подход на основе интеграции и структурирования массива данных. Так, известно об использовании метода нейронных сетей для дифференцировки малой талассемии от других разновидностей гипохромных анемий (B.S. Erler et al., 1995), а также для выявления абсолютного дефицита железа у лиц, находящихся на гемодиализе (P. Baiardi et al., 1997). Кроме того, разработан диагностический алгоритм, позволяющий на основе нейронных сетей и комбинации систем правил выделять с вероятностью 96,5% среди микроцитарных анемий гемоглобинопатии, железодефицитные анемии и анемии хронических заболеваний (N.I. Birndorf et al., 1996).