CC BY
34
УДК 612+616.1+616.4 ББК 28.707.3+54.11
Шамратова Валентина Гусмановна
доктор биологических наук, профессор
кафедра морфологии, физиологии человека и животных Башкирский государственный университет
г. Уфа
Усманова Светлана Разильевна
аспирант
кафедра морфологии, физиологии человека и животных Башкирский государственный университет
г. Уфа
Исаева Екатерина Евгеньевна
аспирант
кафедра морфологии, физиологии человека и животных Башкирский государственный университет
г. Уфа
Нуреева Нурия Нуруллаевна
врач
клиника кафедры лабораторной диагностики Башкирский государственный медицинский университет
г. Уфа
Shamratova Valentina Gusmanovna
Doctor of Biology, Professor
Chair of Human and Animal Morphology and Physiology Bashkir State University Ufa
Usmanova Svetlana Rasilievna
Post-graduate
Chair of Human and Animal Morphology and Physiology Bashkir State University Ufa
Isaeva Ekaterina Evgenievna
Post-graduate
Chair of Human and Animal Morphology and Physiology Bashkir State University, Ufa Nureeva Nuriya Nurullaevna Clinic Physician Clinic of Laboratory Diagnostics Chair Bashkir State Medical University Ufa
Динамика функционирования кислородтранспортной системы крови у
военнослужащих в ходе срочной службы Минобороны РФ Military Men's Oxygen-Transporting Blood System Functioning Dynamics During Regular Term Service at the Ministry of Defense of the Russian
Federation
Анализируются изменения количественных и корпускулярных характеристик эритроцитов, фракционного состава гемоглобина, степени его сродства к кислороду в ходе военно-профессиональной адаптации юношей срочной службы к условиям армейской среды. Методом факторного анализа изучено взаимодействие разных механизмов кислородтранспортной системы крови в динамике адаптации. Установлен ведущий вклад молекулярно-генетического механизма, проявляющийся в усилении синтеза фетального гемоглобина при ослаблении транспорта кислорода.
Changes in quantitative and corpuscular characteristics of erythrocytes, hemoglobin fractions, its relationship degrees to oxygen during military-professional adaptation of the regular term service young men to the army environment are analyzed in the article. Interaction of various mechanisms of oxygen-transporting blood system has been dynamically studied by the factor analysis while military men are getting adapted. Molecular-genetic mechanism has been found to be a leading contributor, manifested in strengthening the fetal hemoglobin synthesis with weakening oxygen transporting.
Ключевые слова: фетальный гемоглобин, фракции и дериваты гемоглобина, р50, кислородтранспортная система крови, факторный анализ.
Key words: fetal hemoglobin, hemoglobin fractions and derivatives, p50, oxygen-transporting blood system, factor analysis.
В период службы в рядах Вооруженных Сил солдаты сталкиваются с особыми социально-психологическими условиями, приводящими к ломке ранее выработанных индивидуальных механизмов психологической защиты. Напряжение адаптационных механизмов, развивающееся в организме военнослужащих (ВС) с первых дней призыва, продолжается, согласно литературным данным [1,2], до 3-го месяца службы. В дальнейшем изменяется ритм и стиль жизни солдат, определяются физические нагрузки, обеспечивая смену характера компенсаторных реакций и формирование нового динамического стереотипа [3].
Ключевую роль в реализации адекватной реакции организма при адаптации к новым условиям играет система красной крови. В регуляции кислородтранспортной функции (КТФ) крови участвуют механизмы разного уровня: от количественной и качественной перестройки эритрона до изменения сродства гемоглобина (Hb) к кислороду и гетерогенной структуры Hb. С учетом вышеизложенного цель нашей работы заключалась в анализе состояния и взаимосвязей показателей кислородтранспортной системы (КТС) крови организма ВС на разных этапах воинской службы.
Материалы и методы
Обследовано 175 ВС сухопутных родов войск в возрасте 21,0±2,5 лет, проходящих службу в Уфимском гарнизоне. В соответствии со сроком службы на момент обследования, контингент солдат был разбит на три группы. Первую группу (n=60) составили новобранцы Вооруженных Сил РФ, пребывающие в карантинных условиях 3-5 дней от момента призыва. Во вторую группу (n=60) вошли ВС, находящиеся в расположении частей в течение 3-х месяцев, - ВС ранних сроков службы. В этот период солдаты приступают к интенсивным физическим нагрузкам. Третья группа (n=55) включила в себя ВС, прослуживших 11-12 месяцев, то есть заканчивающих срочную военную службу - «старослужащие».
Выборки сравнения составили студенты того же возраста. В одну группу вошли студенты (группа 4; n=30), имеющие, согласно данным анкет, ограниченную и умеренную двигательную активность; в другую (группа 5; n=30) - студенты факультета физической культуры («спортсмены»), имеющие взрослый спортивный разряд по легкой атлетике.
У всех обследованных в капиллярной крови анализировали показатели кислородного режима крови (рО2, сатурацию -satO2, р50), рН, дериваты Hb (метгемоглобина - MetHb, карбоксигемоглобина - COHb) и фракции Hb (оксигенированнного Hb-HbO2, фетального-FetHb) на анализаторе газов крови «Rapidlab-865» фирмы «BAYER» (Германия); количество эритроцитов -RBC, Hb, их средний объем-MCV, среднюю концентрацию Hb в клетке-MCHC, гематокрит-Ht - на гематологическом анализаторе «Advia-60» фирмы «BAYER» (Германия); рассчитывали интегральный показатель - кислородную емкость крови (КЕК) по формуле: КЕК=Hb*1.39*satO2/100+pO2*0.0031.
Достоверность различий показателей в сравниваемых группах оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Взаимодействие изученных параметров крови изучали с помощью метода факторного анализа.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования свидетельствуют о возрастании у ВС в ходе военно-профессиональной адаптации суммарной дыхательной поверхности
клеток крови за счет прогрессивного роста количества эритроцитов, гематокрита и общего содержания НЬ (табл.1). При этом у «старослужащих» величины указанных показателей достигают уровня «спортсменов».
Таблица 1
Количественные и морфофункциональные параметры красной крови в группах ВС и сравнения
Показатели Военнослужащие Группы сравнения
Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5
RBC, 1012 /л 4,41±0,062'3'4'5 4,65±0,091'3'4'5 4,97±0,071'2'4 5,11±0,051'2'3 5,15±0,121'2
Hb, г/л 129,6±1,52'3'4'5 134,6±2,41'3'4'5 147,4±2,01'2 152,3±1,71'2'3 146,4±23,21'2
Ht, % 38,5±0,62,3,4,5 40,7±0,81'3'4'5 43,1±0,61'2'4 45,3±0,41'2'3 43,8±0,91'2
MCV, fl 87,4±0,55 87,7±0,95 87,1±0,9 87,7±0,75 84,9±0,91'2'4
MCHC, г/дл 33,7±0,1 33,1±0,23 34,1±0,12'4 33,4±0,13 33,5±0,1
Обозначения: группа 1- новобранцы, группа 2 - ВС ранних сроков службы, группа 3-"старослужащие», группа 4 - «студенты», группа 5 - «спортсмены»; 1,2,3,4,5 индексы означают достоверные отличия от соответствующих групп при р < 0,05.Приведены M±m, то же для последующих аналогичных таблиц.
Стабильность MCV у ВС в динамике службы указывает на то, что увеличение общего объема эритроцитов (Ht) связано с приростом количества эритроцитов в течение службы, а не с увеличением их средних размеров. МСНС возрастает на завершающем этапе службы по сравнению с уровнем у солдат ранних сроков службы (р<0,05), свидетельствуя об увеличении степени насыщенности клеток гемоглобином при их фиксированном объеме.
Для более полной и надежной оценки текущего кислородного статуса крови целесообразно использовать наряду с традиционными гематологическими индексами показатели, способные отразить на молекулярном уровне состояние КТФ: различные фракции и дериваты Hb.
Видно (табл.2), что если суммарные показатели красной крови в ходе службы постепенно повышаются, то насыщение кислородом основной фракции гемоглобина (HbO2) - снижается. При этом доля COHb возрастает, причем, особенно резко у «старослужащих». Известно, что одним из наиболее
распространенных источников поступления СО в организм человека является курение. Поскольку установлена связь между уровнями СО и СОНЬ [4], можно допустить, что повышение доли СОНЬ в крови у ВС 3-й группы обусловлено обнаруженным нами возрастанием в течение службы интенсивности курения.
Таблица 2
Показатели кислородтранспортной функции крови, дериваты гемоглобина в группах ВС и группах сравнения
Показатели Военнослужащие Группы с равнения
Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5
рО2 ,мм.рт.ст. 77,9±1,45 76,9±1,95 81,9±2,2 77,3±2,05 89,0±2,91'2'4
8аЮ2 , % 95,3±0,25 94,7±0,55 94,8±0,65 95,3±0,25 96,5±0,31'2'3'4
НЬО2, % 93,9±0,32'3'5 92,3±0,61 92,1±0,61 94,1±0,4 95,3±0,61
СОНв, % 2,48±0,213'5 3,04±0,473'5 4,72±0,521'2'4'5 1,99±0,373 1,63±0,331'2'3
МеШв, % 0,40±0,03 0,57±0,024 0,44±0,05 0,35±0,032 0,36±0,04
БеШв, % 3,29±0,19 2 4,07±0,411'3'5 2,72±0,332'4 3,58±0,253 2,71±0,391'2
р50,мм рт. ст. 25,4±0,12'3'5 26,1±0,11'4 27,4±0,21'4 25,0±0,12'3'5 26,0±0,11'4
КЕК,мл/л 171,9±2,0 3'4'5 177,0±3,13'4'5 192,2±3,01'2 193,2±1,51'2 198,2±3,01'2
Обозначения как в табл. 1
Относительная концентрация БеШЬ достигает максимальной величины у ВС 2-й группы, превышая уровень у солдат двух других групп и «спортсменов». У них также оказалось более высоким по сравнению с контролем содержание Ме1НЬ.
Величины рО2 и БаЮ2 варьируют в динамике военно-профессиональной адаптации незначительно, но, как и следовало ожидать, во всех группах обследованных ВС они значимо ниже, чем у «спортсменов» (за исключением показателя рО2 в 3-й группе ВС).
Из всех параметров, характеризующих систему доставки кислорода кровью, наиболее информативным считается значение р50 - показатель аффинности (сродства) НЬ к кислороду. В течение службы р50 имеет тенденцию к возрастанию как по отношению к показателю у новобранцев, так и у студентов, демонстрируя улучшение отдачи кислорода тканям.
Интегральный показатель кислородтранспортной функции крови - КЕК, отражающий суммарное содержание кислорода, переносимого кровью, у
«старослужащих» выше, чем в двух других группах солдат (р<0,05) и соизмерим со значением в контрольных группах студентов.
Динамику механизмов поддержания кислородного баланса крови у ВС мы изучали путем сравнения интегральных гомеостатических факторов. Во всех группах обследуемых выделен доминирующий фактор, описывающий молекулярный механизм регуляции кислородного режима. У «студентов» с этим фактором (Б1, дисперсия 31%) положительно коррелируют (г>0,9) рО2, БаЮ2, НЬО2, и отрицательно - БеШЬ. Повышение уровня фетального гемоглобина можно расценивать как компенсаторную реакцию на дефицит кислорода, вызванный снижением оксигенации крови.
У «спортсменов» удельный вес фактора оказался значительно выше (Б1, дисперсия 44%): его действию подчинены помимо параметров, обнаруженных в группе «студентов», рН и ряд показателей красной крови (ЯВС, НЬ и Ш). Следовательно, у лиц, регулярно испытывающих физические нагрузки, этим фактором контролируется не только степень насыщенности кислородом крови, но и ее общая дыхательная поверхность. Наличие рН в факторе демонстрирует действие эффекта Бора, когда увеличение концентрации Н+ вызывает снижение аффинности гемоглобина.
У солдат 1-й группы Б1 (дисперсия 30%) как по емкости, так и по набору переменных обнаруживают сходство с картиной, наблюдаемой в группе «студентов», двигательная активность которых, как и новобранцев является относительно низкой.
В группе ВС ранних сроков службы, приступивших к интенсивной мышечной деятельности, фактор регуляции кислородного режима (Б1 дисперсия 35%), напротив, имеет общие черты со структурой Б1 у «спортсменов». Однако, отрицательные знаки к Б1 рО2 и ЯВС свидетельствуют о напряжении механизма поддержания кислородного гомеостаза. В то же время, действие эффекта Бора, направленного на улучшение отдачи кислорода тканям при возрастании интенсивности окислительных процессов в тканях, с одной стороны, и экспрессия гена БеШЬ, с другой, указывают на развитие компенсаторных реакций.
У ВС поздних сроков службы функционирование молекулярно-генетического механизма описывается двумя факторами (Б1 и Б3). Реципрокные взаимоотношения в рО2, БаЮ2, НЬО2 с уровнем СОНЬ указывают на рост в период службы негативного влияния курения на состояние КТФ крови. Положительные знаки к Б2 показателей красной крови можно расценивать как результат уменьшения напряжения компенсаторных процессов и адаптации ВС к физическим нагрузкам.
Таким образом, в адаптации КТФ крови ВС к возросшим в ходе службы потребностям тканей в кислороде участвуют разные механизмы. Они реализуются через «количественную» стратегию, путем синтеза дополнительных белков, а также за счет значительно более лабильного и энергетически менее затратного процесса - снижения сродства гемоглобина к кислороду, облегчающего его отдачу тканям. Это подтверждается увеличением уровня р50 в течение службы, достигающего наибольшего значения в последние месяцы службы. При этом поддерживается адекватный возросшим запросам тканей уровень доставки кислорода, на что указывает динамика КЕК, величина которой, несмотря на выявленное накопление СОНЬ, в ходе службы возрастает.
Выводы
1. В ходе военно-профессиональной адаптации наблюдается возрастание суммарной дыхательной поверхности эритроцитов. Увеличение кислородной емкости крови достигается как путем количественной (увеличение численности клеток), так и качественной стратегии адаптации (возрастание насыщенности клеток гемоглобином).
2. В течение службы изменяется соотношение фракций гемоглобина, его сродство к кислороду. К окончанию службы возрастает способность гемоглобина отдавать кислород тканям, свидетельствуя о компенсаторном характере адаптивных процессов.
3. Во всех группах обследованных выделен доминирующий фактор, ответственный за молекулярный механизм регуляции кислородного режима. Его действие направлено на повышение уровня фетального гемоглобина при дефиците кислорода, вызванного снижением оксигенации крови.
Вестник ЧГПУ42011 326
Библиографический список
1. Гладько, В.В. Оценка состояния здоровья и адаптационных возможностей военнослужащих [Текст] / В.В. Гладько [и др.] // Военно-медицинский журнал. - 2010. № 3. -С. 20-24.
2. Глушко, А.Н. Психофизиологические подходы к повышению работо- и боеспособности военнослужащих [Текст]/А.Н.Глушко//Военно-медицинский журнал. - 2004.
- № 1. - С. 66-68.
3. Сысоев, В.Н. Военно-профессиональная адаптация молодого пополнения к условиям учебно-боевой деятельности [Текст] / В.Н. Сысоев, Т.В. Гибадуллин, Е.Б. Степанян // Всероссийская научная конференция с международным участием, посвященная 150-летию со дня рождения академика И.П. Павлова: материалы конференции. - СПб., 1999. - С. 299300.
4. Tran, T.T. Carboxyhemoglobin and Its Correlation to Disease Severity in Cirrhotics [Text] / T.T. Tran [et al.]. // J. Clin. Gastroenterol. - 2007. - Vol. 41, № 2. - P. 211-215.
Bibliography
1. Gladko, V.V. Evaluating Servicemen's Health State and Adaptability [Text] / V.V. Gladko [et al.] // Military-and-Medicine Journal. - 2010. - № 3. - P.20-24.
2. Glushko, A.N. Psychophysiological Approaches to Servicemen's Working and Fighting Capacity Improving [Text] / A.N. Glushko // Military-and-Medicine Journal. - 2004. - № 1. - P. 66
- 68.
3. Sysoev, V.N. Military and Professional Adaptation of the Young Recruits to the Military Training Activity [Text] / V.N. Sysoev, T.V.Gibadullin, E.B. Stepanyan //All-Russia Scientific Conference with International Participants, Devoted to 150th Anniversary of Academician I.P. Pavlov: Proceedings of the Conference. - SPb., 1999. - P. 229-300.
4. Tran, T.T. Carboxyhemoglobin and Its Correlation to Disease Severity in Cirrhotics [Text] / T.T. Tran [et al.]. // J. Clin. Gastroenterol. - 2007. - Vol. 41, № 2. - P. 211-215.
