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: референтные интервалы представлены по А.А. Кишкун (2007).
Как следует из таблицы 6, эритроцитарные показатели спортсменов высшей квалификации, специализирующихся в гребле на байдарках и каноэ, в целом, укладываются в границы довольно широких референтных интервалов, присущих популяции лиц 20-29 лет, что согласуется с литературными данными (Г.А. Макарова, С.А. Локтев, 1990; Г.А. Макарова, Ю.А. Холявко, 2006).
В таблицах 7, 8 представлены средние значения и диапазоны колебаний значений ретикулоцитарных показателей у спортсменов высокой квалификации избранных видов спорта.
Таблица 7
Средние значения ретикулоцитарных
показателей у спортсменов
Показатель |
Бег на средние и длинные дистанции (мужчины) (n=5) |
Гребля на байдарках и каноэ (мужчины)
(n=9) |
Гребля на байдарках и каноэ (женщины)
(n=8) |
Все атлеты
(n=22) |
X+Erx (Sd) | ||||
Ret% |
0,81±0,10 (0,22) |
0,79±0,06 (0,17) |
0,79±0,03 (0,09) |
0,80±0,04 (0,16) |
Ret#, 1012/л |
0,038±0,004 (0,01) |
0,037±0,002 (0,01) |
0,035±0,001 (0,005) |
0,037±0,001 (0,007) |
IRF% |
3,26±0,53 (1,19) |
3,6±0,39 (1,11) |
2,44±0,45 (1,28) |
3,05±0,3 (1,31) |
LFR% |
96,7±0,53 (1,19) |
96,4±0,39 (1,11) |
97,6±0,45 (1,28) |
96,9±0,3 (1,31) |
MFR% |
3,16±0,56 (1,25) |
3,36±0,41 (1,17) |
2,33±0,44 (1,26) |
2,89±0,3 (1,32) |
HFR% |
0,10±0,06 (0,14) |
0,24±0,10 (0,29) |
0,10±0,07 (0,19) |
0,15±0,05 (0,23) |
Ret-He, пг |
29,7±0,25 (0,56) |
29,9±0,36 (1,0) |
28,9±0,35 (0,99) |
29,4±0,23 (1,0) |
Таблица 8
Диапазоны колебаний
значений ретикулоцитарных показателей
у спортсменов высокой
Показатель |
Бег на средние и длинные дистанции (мужчины) |
Гребля на байдарках и каноэ (мужчины) |
Гребля на байдарках и каноэ (женщины) |
Все атлеты |
Ret% |
0,48-1,14 |
0,54-1,06 |
0,66-0,93 |
0,56-1,04 |
Ret#, 1012/л |
0,023-0,053 |
0,022-0,052 |
0,028-0,043 |
0,027-0,046 |
Продолжение таблицы 8
Показатель |
Бег на средние и длинные дистанции (мужчины) |
Гребля на байдарках и каноэ (мужчины) |
Гребля на байдарках и каноэ (женщины) |
Все атлеты |
IRF% |
1,46-5,05 |
1,96-5,27 |
0,52-4,36 |
1,09-5,02 |
LFR% |
94,92-98,49 |
94,74-98,07 |
95,68-99,52 |
94,94-98,87 |
MFR% |
1,29-5,04 |
1,61-5,12 |
0,44-4,22 |
0,91-4,87 |
HFR% |
0,00-0,31 |
0,00-0,68 |
0,00-0,39 |
0,00-0,50 |
Ret-He, пг |
28,86-30,54 |
28,4-31,4 |
27,42-30,39 |
27,90-30,9 |
Анализ данных таблиц 7 и 8 показал отсутствие статистически значимых различий между регистрируемыми ретикулоцитарными показателями у атлетов-мужчин двух спортивных специализаций (бег на средние и длинные дистанции и гребля на байдарках и каноэ), а также между значением ретикулоцитарных показателей у мужчин и женщин, что согласуется с данными литературных источников (M.J. Asshenden et al., 2004; S.M. Ostojic, Z. Ahmetovic, 2008).
Однако следует отметить, что наши результаты, касающиеся значений относительного количества ретикулоцитов, расходятся с данными А.А. Мельникова и А.Д. Викулова (2002), согласно которым у спортсменов, тренирующихся на выносливость, вне зависимости от пола, уровень ретикулоцитов в крови в среднем составляет 1,53%. Вероятно, данный факт связан с тем, что вышеуказанные авторы использовали ручную методику подсчета ретикулоцитов, при которой высока погрешность вычислений и имеется тенденция к завышению значения показателя. В то же время наши результаты сопоставимы со сведениями, представленными L. Malcovati et al. (2003), согласно которым регистрируемое количество ретикулоцитов у элитных атлетов колеблется в интервале значений 0,3-1,12%.
В соотвествии с рисунками 5 и 6, диапазоны варьирования значений относительного и абсолютного количества ретикулоцитов атлетов располагаются по обеим сторонам моды (Mо) распределения гистограммы лиц, не связанных со спортивной деятельностью.
Вертикальные линии - относительное количество ретикулоцитов у атлетов, тренирующихся на выносливость
Рис. 5. Распределение значений относительного количества ретикулоцитов у лиц, занимающихся и не занимаящихся спортом
Вертикальные линии - абсолютное количество ретикулоцитов у атлетов, тренирующихся на выносливость
Рис. 6. Распределение значений абсолютного количества ретикулоцитов у лиц, занимающихся и не занимаящихся спортом
Что касается среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах, то установлено статистически значимое снижение значения показателя в группе спортсменов по сравнению с контрольной выборкой (p=0,002). Рисунок 7 демонстрирует закономерности варьирования показателя Ret-He.
Вертикальные линии - среднее содержание гемоглобина в ретикулоцитах у атлетов, тренирующихся на выносливость
Рис. 7. Распределение значений среднее содержания гемоглобина в ретикулоцитах у лиц, занимающихся и не занимаящихся спортом
Из рисунка 7 следует, что все значения показателя Ret-He у высококвалифицированных спортсменов, тренирующихся на выносливость, располагаются левее моды (Мо) распределения гистограммы значений контрольной выборки. Вероятно, у атлетов функциональная доступность железа для нужд кроветворения снижена, что может быть связано как с истинным дефицитом микроэлемента (зарегистрирован у 2-х спортсменок), так и с перераспределением железа в клетки ретикулоэндотелиальной системы на фоне уменьшения чувствительности рецепторов эритроидных предшественников к эритропоэтину. Последнее, возможно, обусловлено нарушением функционального состояния костного мозга при превышении допустимого объема тренировочных нагрузок.
Согласно полученным данным, процентное содержание ретикулоцитов незрелых фракций у спортсменов обоего пола также статистически значимо снижено по сравнению с контрольной группой молодых мужчин и женщин (p=0,01), что и демонстрирует рисунок 8.
Вертикальные линии - количество незрелых ретикулоцитов у атлетов, тренирующихся на выносливость
Рис. 8. Распределение значений количества незрелых ретикулоцитов у лиц, занимающихся и не занимаящихся спортом
Как следует из рисунка 8, численные значения показателя незрелых ретикулоцитов выборки атлетов преимущественно располагаются левее моды распределения аналогичного параметра группы здоровых лиц. Данный факт может быть объяснен с двух позиций: либо речь идет о повышенной скорости созревания ретикулоцитов, либо о состоянии скрытой ингибиции кроветворения у спортсменов.
Если бы речь шла о повышенной скорости созревания ретикулоцитов в костном мозге, то, вероятно, это было бы сопряжено с увеличением транспорта кислорода к органам и тканям с участием зрелых ретикулоцитов. Однако, как показано выше, среднее содержание гемоглобина в ретикулоцитах у спортсменов статистически значимо ниже, чем у неспортсменов, что существенно снижает возможность транспортировки кислорода ретикулоцитами. Кроме того, ретикулоциты синтезируют некоторое количество гемоглобина в периферическом кровяном русле. Плотность трансферриновых рецепторов на единицу объема клетки уменьшается с повышением степени зрелости ретикулоцита. Следовательно, у незрелых ретикулоцитов способность к синтезу гема выше, чем у зрелых. Значит, с точки зрения потенциальных резервов адаптации к напряженной мышечной деятельности, данный механизм вряд ли целесообразен.
Скорее всего, несмотря на вполне нормальные
цифры показателей красной
Таким образом, при нормальном уровне гемоглобина (больше 13,0 г/дл у женщин и больше 14,5 г/дл у мужчин) и количестве ретикулоцитов (больше 0,5% или 0,02х1012/л) у спортсменов, в связи с тенденцией к ингибированию кроветворения, может отмечаться некоторое уменьшение количества ретикулоцитов незрелых фракций и снижение среднего содержания гемоглобина в ретикулоцитах. Параллельное снижение значений показателей Ret-He и IRF%, вероятно, может служить ранним маркером хронического физического перенапряжения системы крови.
К настоящему времени установлено, что перетренированность развивается вследствие системного нарушения метаболизма веществ (J.R. Poortmans, O. Dellalieux, 2000). По одной из гипотез, в ответ на дополнительные физические нагрузки в первую очередь страдает белковый обмен, доступными критериями оценки которого являются содержание гемоглобина и концентрация сывороточного ферритина (C. Petibois et al., 2002, 2003). Выявленная нами тенденция к уменьшению содержания ретикулоцитов незрелых фракций и снижению содержания гемоглобина в ретикулоцитах у лиц, связанных с интенсивной мышечной деятельностью, в целом, подтверждает теорию возможного скрытого нарушения белкового обмена у спортсменов.
При этом могут иметь место несколько механизмов снижения функциональных возможностей системы кроветворения, следствием чего являются уменьшение пролиферативной активности костного мозга, нарушение регуляторных возможностей и адекватной реакции системы эритрона в условиях постоянно меняющихся потребностей организма в продукции эритроцитов.
Первый механизм представляется следующим образом. Ингибирование эритропоэза приводит к уменьшению всасывания железа. По мнению Д.Я. Димитрова (1980), активность всасывания железа зависит от активности эритропоэза, а нарушение функционального состояния костного мозга может быть обусловлено иммунологическими реакциями гемоиммуной системы. При этом на фоне уменьшения запасов железа резорбция последнего не увеличивается вследствие нарушения функционального состояния костного мозга. В данном случае статистически значимое снижение содержания гемоглобина в ретикулоцитах у спортсменов может служить ранним маркером скрытого ингибирования эритропоэза. При этом, не снизив интенсивность физических нагрузок, мы не можем устранить ингибицию кроветворения и увеличить всасывание железа даже при его дополнительном приеме.
Согласно второму механизму, на фоне больших физических и нервно-эмоциональных напряжений, значительно возрастают естественные потери железа из организма через желудочно-кишечный тракт, почки, кожу. Вследствие развивающегося дефицита железа происходит снижение адаптивного синтеза железосодержащих белков, а именно, гемоглобина, миоглобина, цитохромов, железозависимых дегидрогеназ, ферритина (В.В. Долгов и др., 2001). При белковом дефиците могут возникать новые потери железа за счет того, что микроэлемент не связывается с трансферрином, а, следовательно, не поступает в достаточном объеме к месту синтеза гема, что, как следствие, приводит к ингибированию эритропоэтической активности костного мозга.
В основе третьего механизма лежит гипотеза метаболического стресса, вызываемого передозировкой физических нагрузок (S. McKenvie et al., 2000). В этом случае процессы перекисного окисления изменяют функции клеточных мембран ретикулоцитов и эритроцитов, способствуя их гидратации. Возможным последствием является нарушение йонного гомеостаза клеток красной крови, которое может ограничить их вход в микроциркуляцию. Вероятно, незрелые формы ретикулоцитов, из-за высокой метаболической активности, являются самыми уязвимыми мишенями для свободных радикалов: их количество в периферической крови снижается. Вследствие деструкции гемоглобин содержащих клеток возможно накопление избыточной концентрации железа в сыворотке крови, что, в свою очередь, инициирует процессы образования свободных радикалов и перекисного окисления липидов, лежащих, согласно гипотезе метаболического стресса, в основе развития синдрома перетренированности. Данное предположение интересно с точки зрения низкой информативности концентрации сывороточного железа. Так, уровень железа в сыворотке может увеличиваться как за счет повышенного разрушения гемоглобин-содержащих клеток, так и за счет некротических процессов в тканях (А.А. Кишкун, 2007).