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
2.4. Организация исследований
С целью решения поставленных задач на протяжении двух лет многократно регистрировали показатели гемограммы, а также маркеры метаболизма железа у 22 атлетов высшей квалификации – членов сборных команд РФ и Краснодарского края в гребле на байдарках и каноэ (8 лиц мужского пола и 9 лиц женского пола) и беге на средние и длинные дистанции (5 лиц мужского пола). Из них: 2 − ЗМС, 8 − МСМК, 8 − МС, 4 – КМС. Возраст спортсменов колебался от 18 до 22 лет.
Идентичные показатели
многократно (до 7 раз) регистрировали также у 422 лиц мужского и
женского пола в возрасте 18-40 лет, не связанных
с напряженной мышечной деятельностью,
которые проходили плановый профилактический
осмотр на базе Краснодарского консультативно-
Выборку “физиологический эритропоэз” (здоровые) составили гемограммы лиц с результатами гематологических и биохимических маркеров в пределах общепринятых референтных значений. Группы с латентным дефицитом железа, а также манифестным истинным и перераспределительным дефицитом железа сформированы из гемограмм лиц, у которых на основании “золотых стандартов” установлены соответствующие нарушения функционального состояния эритропоэза.
Половой состав групп с анализируемыми функциональными состояниями эритропоэза представлен в таблице 1.
Таблица 1
Половой состав анализирумых групп
Функциональное состояние эритропоэза |
Количество гемограмм | ||
всего |
мужчин |
женщин | |
Физиологический эритропоэз |
183 |
70 |
113 |
Латентный дефицит железа |
52 |
6 |
47 |
Манифестный истинный дефицит железа |
105 |
18 |
87 |
Манифестный перераспределительный дефицит железа |
81 |
18 |
53 |
Анализ динамики гематологических показателей на фоне восполнения дефицита железа осуществляли на основании систематического амбулаторного контроля в условиях гематологического кабинета Краснодарского диагностического центра.
Исследовали образцы
венозной крови. Забор проб крови
у высококвалифицированных
Глава 3. РЕТИКУЛОЦИТАРНЫЕ И ЭРИТРОЦИТАРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ В СИСТЕМЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ
ОЦЕНКИ ЭРИТРОПОЭЗА
3.1. Предпосылки
Количественный состав крови не только характеризует состояние крови как системы, но и является интегративным тестом, отражающим результаты деятельности других систем и органов, особенности их целостного функционирования (Г.А. Макарова, С.А. Локтев, 1990; С.А. Волкова и др., 2008). При этом, если эритроцитарные показатели характеризуют эритропоэтическую функцию костного мозга за последние 3-4 месяца, то ретикулоциты, созревая в периферическом кровяном русле за 1-3 дня, практически в режиме реального времени позволяют оценить качественные аспекты эритропоэза (C. Brugnara et al., 2006; S.C. Cifford et al., 2006).
В настоящее время, в связи с внедрением в медико-биологические исследования автоматизированных методов анализа, количество показателей ретикулоцитарного и эритроцитарного анализа значительно возросло. Тем не менее, новые ретикулоцитарные показатели, характеризующие степень зрелости и уровень гемоглобинизации эритроцитарных предшественников, не нашли широкого практического применения в качестве маркеров оценки функционального состояния эритропоэза. Усугубляет ситуацию то, что для большинства показателей ретикулоцитарного анализа отсутствуют стандартизированные референтные величины, а межлабораторный коэффициент вариации значений одноименных показателей, в ряде случаев, достигает 30–40% (C. Briggs et al., 2001; А.М. Пятницкий и др., 2007).
Ответы на вопросы, касающиеся нормативов периферической крови и биологической вариабельности показателей гемограммы, крайне важны для практической физиологии. При этом к настоящему времени имеются только единичные научные работы, посвященные общебиологическим тенденциям распределений эритроцитарных параметров в различных популяциях (Г.И. Козинец, В.А. Макаров, 1997; С.А. Волкова и др., 2008). В доступной литературе нам не встретилось публикаций, относящихся к анализу закономерностей варьирования параметров ретикулоцитарного анализа у здоровых лиц. Еще менее изучены ретикулоцитарные показатели в системе гематологического контроля у высококвалифицированных спортсменов. Несмотря на ряд зарубежных исследований, посвященных изучению информативности отдельных показателей ретикулоцитарного анализа для физиологии спорта (M.J. Asshenden et al., 2004; G. Banfi, 2008; K.E. Fallon, 2008), вопрос о влиянии интенсивной мышечной деятельности на костно-мозговое кроветворение можно считать открытым.
Практически не изучена проблема, касающаяся распределения фракций ретикулоцитов, а также содержания гемоглобина в ретикулоцитах для дифференцированной оценки функциональных состояний эритропоэза, связанных с истинным и перерераспределительным дефицитом железа. По этому поводу в зарубежной печати предоставляются только фрагментарные сведения (M. Buttarello et al., 2004; S. Franck et al., 2004; С. Canals et al., 2005), однако разнообразие используемых методов и методологий делают результаты данных работ мало приемлемыми для нужд конкретной лаборатории. Остается не решенным вопрос и о существовании математических взаимосвязей между ретикулоцитарными и эритроцитарными показателями, что крайне важно для обеспечения эффективного решения диагностических задач на основе анализа большого массива данных.
Все вышесказанное и послужило основанием для проведения настоящих исследований, основной целью которых являлось установление диагностической значимости ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей в системе дифференцированной оценки эритропоэза.
3.2. Нормальные величины ретикулоцитарных и эритроцитарных показателей у здоровых лиц молодого возраста
В таблице 2 представлены значения эритроцитарных показателей гемограмм у исследованной популяции лиц женского и мужского пола 18-40 лет. На основании значений критерия Колмогорова-Смирнова, все выборки анализируемых параметров принадлежали к генеральным совокупностям с нормальным распределением (за исключением показателя среднего объема эритроцитов у женщин), что позволило использовать методы параметрической статистики. Достоверность межгрупповых различий параметра MCV оценивалась на основании критерия Манна-Уитни.
Таблица 2
Значения эритроцитарных показателей здоровых молодых мужчин и женщин
Параметр |
Мужчины (n=73) |
Женщины (n=110) |
p |
X – 1,5Sd | |||
RBC, 1012/л |
4,96 – 5,47 |
3,94 – 4,87 |
< 0,001 |
HGB, г/дл |
13,6 – 16,3 |
12,10 – 14,2 |
< 0,001 |
HCT, % |
38,1 – 46,2 |
32,9 – 41,0 |
< 0,001 |
MCV, фл |
82,6 – 93,2 |
82,3 – 91,3 |
< 0,05 |
MCH, пг |
28,6 – 32,2 |
28,2 – 31,5 |
< 0,002 |
MCHC, г/дл |
33,9 – 37,8 |
33,8 – 37,4 |
> 0,5 |
RDW-CV, % |
12,3 – 14,1 |
12,1 – 14,2 |
> 0,5 |
Согласно данным таблицы 2, у молодых мужчин по сравнению с лицами женского пола статистически значимо увеличены: содержание эритроцитов, концентрация гемоглобина, уровень гематокрита, средний объем эритроцитов, а также среднее содержание гемоглобина в эритроците, что детерминировано генетически соотношением половых гормонов. При этом значения средней концентрации гемоглобина в эритроците и коэффициента вариации эритроцитов по объему в обеих выборках достоверно не различались, что, вероятно, связано с расчетным характером данных параметров.
Распределение основных ретикулоцитарных показателей отличалось от нормального для абсолютного количества ретикулоцитов и фракции ретикулоцитов с высокой флуоресценцией в обеих группах, а также для фракции ретикулоцитов с низкой флуоресценцией в выборке лиц женского пола. Однако, согласно результатам стастистического анализа, внутригрупповое различие между всеми анализируемыми параметрами стастически не достоверно, что соответствует литературным данным (С.А. Луговская и др., 2006).
Дальнейшее исследование проводилось на основе анализа значений стастических параметров и гистограмм распределений. При этом были выявлены некоторые особенности варьирования ретикулоцитарных показателей, присущие популяции в целом.
В таблице 3 представлены основные статистические параметры ретикулоцитарных показателей анализируемой выборки лиц молодого возраста.
Таблица 3
Статистические параметры ретикулоцитарных показателей анализируемой популяции лиц молодого возраста (n=183)
Параметр |
X |
Erx |
Sd |
min |
max |
med |
As |
Eras |
Ex |
Erex |
Ret,% |
0,88 |
0,02 |
0,28 |
0,33 |
1,77 |
0,84 |
0,54 |
0,18 |
0,01 |
0,35 |
Ret#, 1012/л |
0,03 |
0,001 |
0,001 |
0,01 |
0,09 |
0,04 |
0,54 |
0,18 |
0,01 |
0,35 |
IRF, % |
3,98 |
0,18 |
2,4 |
0,0 |
13,4 |
3,6 |
1,1 |
0,18 |
1,2 |
0,36 |
LFR, % |
96,0 |
0,18 |
2,3 |
86,6 |
100 |
96,4 |
-1,1 |
0,18 |
1,2 |
0,36 |
MFR, % |
3,7 |
0,17 |
2,5 |
0,0 |
11,8 |
3,3 |
1,0 |
0,18 |
0,95 |
0,36 |
HFR,% |
0,24 |
0,02 |
0,3 |
0,0 |
1,6 |
0,2 |
1,6 |
0,18 |
2,8 |
0,36 |
Ret-He, пг |
30,9 |
0,09 |
1,3 |
26,9 |
35,1 |
30,9 |
0,14 |
0,18 |
0,69 |
0,36 |
В соответствии с данными таблицы 3 распределение значений, близкое к “нормальному”, установлено для показателя Ret–He.
Рисунок 1 демонстрирует гистограмму распределения значений среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах.
Рис. 1. Гистограмма распределения среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах у здоровых лиц молодого возраста
Как видно из рисунка 1, частота распределения значений параметра относительно равномерна. Варьирование значений показателя по закону “нормального” распределения, вероятно, свидетельствует об устойчивости значений Ret-He в популяции, что может быть связано не только с высокой степенью стандартизации методики и точностью метода. Так, известно, что среднее содержание гемоглобина в ретикулоцитах обусловлено, главным образом, размером клети и, в меньшей степени, клеточным содержимым (M. Buttarello et al., 2004). При этом значение Ret-He зависит только от метаболизма железа в организме, а концентрация гемоглобина и размер клетки - прочно генетически детерминированные признаки (Г.И. Козинец и др., 2007).
Согласно результатам нашего исследования, значение данного ретикулоцитарного показателя не связано стастически значимо с полом или возрастом (p>0,05). Следовательно, в физиологических условиях численное значение среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах стабильно и флуктуирует в узком количественном диапазоне.
Распределение значений остальных ретикулоцитарных показателей в исследуемой выборке отличалось от “нормального”, о чем свидетельствуют значения коэффициентов асимметрии отличные от нуля. Известно, что любая система, биологическая или небиологическая, стремится к равновесному состоянию с минимально возможной энтропией. При этом распределение всех ее параметров должно приближаться к “нормальному”. Если же распределение отличается от такового, система не в равновесии, но находится в динамическом стремлении к равновесию. Возникает вопрос, являются ли установленные особенности варьирования значений ретикулоцитарных показателей случайным или закономерным явлением?
В соотвествии с данными Г.И. Козинеца и В.А. Макарова (1997), в условиях физиологического эритропоэза имеет место правосторонняя асимметрия кривой распределения эритроцитов по объему. Значения площади и диаметра тромбоцитов здоровых лиц имеют характер логнормального распределения (Г.И. Козинец и др., 2002). По аналогии, мы полагаем, что варьирование признака, отличающегося от “нормального” распределения, может иметь место и на популяционном уровне. В частности, согласно результатам проведенного исследования, правосторонняя (положительная) асимметрия отмечена для показателей Ret%, Ret#, IRF%, MFR%, HFR%, а левосторонняя (отрицательная) – для показателя LFR%.