CC BY
298
-----~ '^*4
& Изменения в еиетеме красной крови а ^ человека (эритроне) при адаптации ^ к новым условиям
Н.П. Александров Российский университет дружбы народов, Москва
-е-
Адаптация организма представляет собой совокупность реакций и механизмов, обеспечивающих поддержание его жизнедеятельности в различных условиях среды обитания. Состояние адаптивных механизмов - один из критериев здоровья человека [1].
Адаптация человека к условиям окружающей среды приобретает особую остроту в современных условиях, когда темпы социальных, экономических, технологических и климатических изменений в мире требуют от индивида быстрой адаптации и постоянных до- и переадаптаций к условиям жизни и деятельности [2].
К числу функциональных систем, поддерживающих нормальную жизнедеятельность организма, относится система красной крови, или эритрон. Эрит-рон - сложная многоуровневая структура, осуществляющая функцию газообмена и способная благодаря эффективным обратным связям сохранять гомеостаз в условиях многофакторного воздействия. Наряду с газообменом, эритроциты выполняют и другие функции: участвуют в водно-солевом обмене, в работе буферных систем крови, в адсорбировании токсинов и продуктов расщепления белков, различных ферментативных процессах и др. [3]. Кровь тонко отражает действие на организм различных экзогенных и эндогенных факторов [4].
Система эритрона состоит из костного мозга, в котором идет эритропоэз, и циркулирующих эритроцитов. Клетки эритрона делятся на три основные категории: эритробласты, ретикулоциты (костномозговые и циркулирующие) и зрелые эритроциты [5].
Периферическое звено системы эритрона (циркулирующие ретикулоциты и эритроциты), включаясь в реакцию адаптации, участвует в поддержании гомеостаза организма в изменившихся условиях жизнедеятельности и одновременно может служить маркером общего адаптационного процесса [2].
Система эритрона является одной из ключевых для понимания патогенеза воздействия на организм
человека различных природных и социальных факторов, главные из которых приведены в табл. 1.
Природные факторы, такие как, температура окружающей среды, давление, недостаток кислорода, геомагнитные поля, фотопериодизм, продолжительность светлого времени суток, оказывают свое влияние на эритрон как в совокупности, так и порознь.
Социальными факторами, связанными с трудовой деятельностью человека, являются работа в горячих или холодных цехах, создающая дополнительную нагрузку на терморегуляторные механизмы, загрязнение среды обитания, радиация в результате нарушения нормативных требований при эксплуатации соответствующей аппаратуры, недоброкачественное, избыточное или недостаточное питание, потребление избыточного количества алкоголя, лекарственных средств, все случаи трудовой деятельности, связанные с посменной работой и частыми изменениями часового пояса, что ведет к развитию десинхроноза (расстройство сна, снижение работоспособности, ухудшение течения основного заболевания). Чем тяжелее условия труда, тем большую физическую и психологическую нагрузку испыты-
Таблица 1. Факторы, влияющие на адаптацию
Природные Социальные
Температура окружающей среды Работа в горячих или холодных цехах
Барометрическое давление Избыточный шум на рабочем месте
Гравитация Загрязнение среды обитания
Недостаток кислорода Радиоактивные загрязнения
Космическое излучения Недоброкачественное, избыточное или недостаточное питание
Действие воды и содержащихся в ней веществ Употребление алкоголя, никотина
Геомагнитные поля Лекарственные средства
Фотопериодизм (день-ночь) Гипокинезия
Посменная работа (день-ночь)
Частая смена часовых поясов
МЕХАНИЗМЫ АААПТАЦИИ
вает организм в целом, и система красной крови в частности, как индикатор его адаптационных возможностей [6].
Температура
На воздействие высокой температуры наиболее быстро реагирует сосудистая система: сосуды кожи расширяются, потоотделение повышается. Вследствие этого организм начинает терять воду, в результате чего происходит сгущение крови и повышение гематокрита, в эритроцитах увеличивается содержание гемоглобина. При воздействии тепла повышается проницаемость мембран лизосом, что ведет к выходу в кровь лизосомальных протеиназ, которые могли бы подвергать избыточному протеолизу белки и клеточные элементы крови. Однако этого не происходит, поскольку у адаптированных лиц увеличивается содержание альфа1-антитрипсина - мощного ингибитора протеолитических ферментов.
Главными приспособительными механизмами при длительном воздействии холода, например в условиях зимы, является увеличение теплопродукции и уменьшение теплоотдачи; некоторую роль играет и снижение возбудимости холодовых рецепторов. Длительное (несколько лет) проживание в условиях Севера, характеризуется одновременным действием на организм нескольких неблагоприятных факторов - низкой температуры, отсутствия обычного фотопериодизма (день-ночь), геомагнитными воздействиями.
Если человек находится на Крайнем Севере, то присоединяется еще и гипоксия. Адаптация человека к жизни в таких условиях проходит весьма долго (10-15 лет). Но даже проживание на Севере в течение 2-3 лет формирует соответствующие адаптивные механизмы. В первую очередь повышается теплопродукция и понижается теплоотдача. Усиливается липидный обмен, что обеспечивает энергетические траты организма, повышается содержание в крови жирных кислот, несколько снижается уровень сахара [1].
По данным различных исследований, при увеличении экстремальности климатических факторов количество эритроцитов и общее содержание гемоглобина имеют тенденцию к увеличению как у мужчин, так и у женщин. Показатели, характеризующие насыщение эритроцита гемоглобином, свидетельствуют о снижении оксигенации крови у жителей высоких широт.
С увеличением объема эритроцита концентрация гемоглобина в нем закономерно снижается. При этом средняя концентрация в отдельно взятом эритроците у северян снижена до 0,26 пг/мкм3 при физиологической норме 0,33 пг/мкм3. Такие различия указывают на изменение структуры эритроцита, а также синтеза и упаковки молекул гемоглобина в них.
Надо отметить, что с продвижением на север увеличивается гематокритная величина за счет увели-
чения среднего объема клеток крови. Так, средний объем эритроцита у мужчин в Заполярье достигает 100-118 мкм3, у жителей г. Архангельска -94-98 мкм3, а у москвичей этот показатель варьирует в пределах 86-92 мкм3. Об увеличении числа эритроцитов большего размера в крови северян свидетельствуют и данные световой микроскопии мазков крови. Например, у жителей Архангельска удельный вес макроцитов в крови составил (10 ± 2,4) %, Нарьян-Мара - (14 ± 2,1) %, а у москвичей -(6 ± 1,1) %[4].
Для поддержания постоянства жизненно важных констант периферической крови в организме показатели эритропоэза могут изменяться в широком диапазоне. Число ретикулоцитов и суточный эрит-ропоэз увеличивается у жителей регионов северного направления. У обитателей Заполярья число ре-тикулоцитов и суточный эритропоэз значительно выше, чем у москвичей. Обратную зависимость от географического фактора имеет показатель средней продолжительности жизни эритроцитов (СПЖЭ). Изменение СПЖЭ у северян в широтном расположении регионов с юга на север показывает резкое снижение по направлению к северу срока функционирования эритроцитов.
Сокращение продолжительности функционирования эритроцитов в кровяном русле и усиление кроветворения является результатом компенсаторноприспособительной перестройки системы крови в ответ на сочетанное воздействие экстремальных климатогеографических и экологических факторов окружающей среды. Это приводит к снижению физиологических резервов организма и, в конечном итоге, к его ускоренному старению.
Тем не менее, закаливание организма действием холода необходимо проводить везде, где наблюдается значительный перепад температур зимой и летом. Классическими примерами закаливания являются постоянная тренировка холодом, водные процедуры, зарядка под открытым небом в любую погоду. Особенно эффективно закаливание чередованием действия низких и высоких температур. Однако именно низкие температуры являются ведущими в повышении неспецифической и специфической (в данном случае к холоду) резистентности организма.
Физическая нагрузка
Реакция системы крови на физическую нагрузку предполагает существование поэтапного включения различных механизмов, обеспечивающих адаптацию к повышенному кислородному запросу. Известно, что физическая нагрузка вызывает вначале гемоконцентрацию за счет выброса в кровоток депонированных эритроцитов, а при продолжении и завершении нагрузки - гемодилюцию из-за повышенного эритродиереза (физиологического разрушения эритроцитов) [10].
Увеличение деструкции эритроцитов под воздействием физической нагрузки объясняют адаптивной реакцией, обеспечивающей гипертрофию мышц и образование новых клеток красной крови. Нарастание полиморфизма эритроцитарной популяции, по мнению ряда исследователей, является отражением нарушений структуры мембраны и метаболизма эритроцитов [11].
По данным исследований, посвященным изучению влияния физической нагрузки на изменения в периферической крови, в крови «адаптированных» людей имеет место повышение количества эритроцитов и концентрации гемоглобина. При анализе геометрических параметров клеток отмечается, что у лиц, адаптированных к физическим нагрузкам, снижается средний размер эритроцита и уменьшается степень анизоцитоза. Процентное содержание дис-коцитов и измененных эритроцитов после физической нагрузки примерно одинаково (рис. 1). В кровотоке преобладают обратимо измененные эхиноциты и сфероциты (рис. 2), которые могут появиться в результате экстремального эритропоэза и как переходные формы в процессе старения эритроцитов [13].
С позиции теории адаптации, усиленное разрушение эритроцитов перед активацией анаболических процессов является стереотипной приспособительной реакцией системы крови в ответ на действие экстремальных факторов, так как активация эрит-ропоэза связана не только с повышением общих ка-таболических процессов, но и с эритродиерезом, а также образующимися при этом продуктами распада эритроцитов.
Реакция системы крови носит приспособительный характер и более выражена у людей, адаптированных к физической нагрузке, которая является стрессом для «неадаптированных» лиц [7, 9].
Гипоксия
Недостаток кислорода - один из часто встречающихся факторов внешней среды, к которому организм вынужден адаптироваться. Гипоксия сопровождает очень многие физиологические и патологические процессы: подъем в горы, интенсивную мышечную нагрузку, патологические процессы в системе крови.
При длительном пребывании в горах формируются следующие адаптивные механизмы: усиливается эритропоэз, увеличивается количество гемоглобина в эритроцитах, повышается деятельность сердца, вентиляция легких. Кроме того, наблюдается ускорение диссоциации оксигемоглобина на кислород и гемоглобин, повышается плотность кровеносных капилляров в тканях, увеличиваются их длина и извилистость; возрастает резистентность клеток (особенно нервных) к гипоксии - это и является причиной повышения устойчивости организма к недостатку кислорода в атмосферном воздухе.
Рис. 1. Процентное содержание морфологических форм эритроцитов у «адаптированных» и «неадаптированных» людей при физической нагрузке
100
40
20
95,98 96,24
Дискоциты
Адаптированные
Измененные эритроциты
Неадаптированные
Рис. 2. Структура измененных морфологических форм эритроцитов у «адаптированных» и «неадаптированных» людей при физической нагрузке
2.5
1.5
1.0
0.0
J0,24 0,27 0,24 0 21
|-1 0,2 °,21
И ■■ ■■ ■
Эхиноциты Эллипоциты Дакриоциты Дегмациты Сфероциты Необратимо
измененные
Адаптированные [^] Неадаптированные
Увеличение содержания гемоглобина в крови бывает значительным: уменьшение атмосферного давления на каждые 100 мм рт. ст. (это соответствует высоте примерно 1 200 м) вызывает нарастание содержания гемоглобина в крови на 10 % [1].
Систематическое дозированное применение гипоксии, в частности, в виде тренировочного пребывания человека на высоте около 2 000-2 500 м, а для спортсменов - в сочетании с умеренной физической нагрузкой повышает специфическую и неспецифическую резистентность организма, а также, по-видимому, может продлить жизнь человека, о чем свидетельствует наличие большого числа долгожителей среди горцев. Для горцев характерны умеренная брадикардия (частота сердечных сокращений может и не изменяться), гипотония, замедление кровотока, повышение венозного давления, увеличение вентиляции легких, эритроцитоз начиная с высоты 3 500 м. Если же на высоте находится че-
80
60
0
МЕХАНИЗМЫ АЛАПТАиИИ
ловек, ранее не адаптировавшийся к гипоксии, то относительная стабилизация физиологических показателей начинается после трехнедельного пребывания его в горах (на высоте 3 000-4 000 м).
Наибольшая высота в горах, на которой живут люди, по-видимому, 5 300 м в Андах.
При длительной тренировке в условиях умеренной гипоксии повышается резистентность организма к комплексу экстремальных факторов: острой гипоксии, большим физическим нагрузкам, высокой температуре, ускорению. Изменения в организме похожи на те, которые развиваются при физических нагрузках.
Промышленно-экологические факторы
В условиях современного технического прогресса работники подвергаются комбинированному воздействию промышленно-экологических факторов различной природы. При этом проявляются две взаимно противоположные тенденции - повреждающее действие агента и приспособительная реакция организма, выработанная в процессе эволюции в ответ на непрерывно меняющийся состав окружающей среды [2].
В современной литературе имеются данные об изменениях эритроцитов под воздействием негативных факторов производства различной природы: ионизирующей радиации, окислов азота, вибрации, продуктов переработки нефти, соединений свинца и др.
Эритроциты периферической крови у работников промышленности характеризуются однородностью и уменьшением размеров клетки, что проявляется снижением среднего объема эритроцита (МСУ), средней площади и среднего диаметра эритроцитов, увеличивается количество микроцитов. Одновременно с уменьшением размеров эритроцитов отмечается увеличение средней концентрации гемоглобина в эритроците (МСНС), увеличение концентрации гемоглобина, что, вероятно, является приспособительной реакцией системы эритрона, направленной на увеличение кислородной емкости крови [8].
По форме эритроцитов преобладают дискоциты, что может свидетельствовать о возможной адаптации периферического звена системы эритрона к снижению кислорода в воздухе рабочей зоны, поскольку дискоциты наиболее полноценно участвуют в газообмене [12].
Известно, что проявлением важнейших механизмов гомеостаза является развитие различных общих адаптационных неспецифических реакций в ответ на действие экзогенных раздражителей, к числу которых относятся производственные вредности. Ключевыми характеристиками адаптационного баланса организма, отражающими степень функционального напряжения, являются интенсивность перекисно-го окисления липидов, активность антиоксидантной системы.
Таблица 2. Особенности адаптации эритрона к отдельным факторам
Фактор Механизм адаптации
Высокая температура | гематокрит; | гемоглобин
Низкая температура |кол-во эритроцитов; |гемоглобин; |МСТ; 1МСНС ; |ретикулоциты
Физическая нагрузка | кол-во эритроцитов; | гемоглобин; |МСТ; іанизоцитоз
Гипоксия Тэритропоэз; | гемоглобин
Промышленноэкологические факторы | эритроциты; | гемоглобин; 1МСТ; ТМСНС
Обладая мембранодеструктивным действием, процессы перекисного окисления липидов способствуют усилению разрушения нестойких форм эритроцитов перед активацией анаболических процессов в организме, что является стереотипной реакцией системы крови на действие экстремальных факторов. Морфофункциональные параметры эритроцитов наиболее изменчивы в тот момент времени, когда наблюдается активизация перекисного окисления липидов, усиление эритродиереза. Нормализация этих показателей может свидетельствовать о завершении адаптационных процессов, происходящих на уровне системы крови.
Совокупное влияние отдельных факторов на адаптационные возможности периферического звена эрит-рона представлены в табл. 2.
Знание особенностей адаптации эритрона к различным факторам окружающей среды позволяет выявить тенденции к напряжению адаптационных реакций и, по возможности, предотвратить развитие того или иного заболевания, поскольку известно, что переход от здоровья к болезни рассматривается как процесс постепенного снижения адаптационных возможностей организма человека.
Литература.
1. Смирнов В.М. Физиология человека М.: Медицина, 2002. - 608 с.
2. Агаджанян Н.А. Основы физиологии человека М.: РУДН, 2001. - 408 с.
3. Никитина ГМ., Моченова Н.Н. Роль плазмалеммы в процессах старения, элиминации и воспроизводства эритроцитов: микровезикулы плазмалеммы как стимуляторы эритропоэза // Вестник РАМН. - 1996. - № 9. - С. 35-40.
4. Дегтева ГН. Состояние эритрона у жителей северных территорий // Экология человека. - 2004. - № 4. - C. 53-57.
5. Лаптев В.В., Токарев Ю.Н., Максимов В.А. Клинико-физиологические основы и безопасность компонентной терапии эритроцитами. М.: Ада-мантъ, 2008. - 296 с.
6. Баевский РМ., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. М.: Медицина, 1997. - 237 с.
7. Карчинская, ТВ. Лабораторная гемоцитология: методы исследования и клинико-диагностическое значение изучения эритроцитов. Методические рекомендации. Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ 2007. - 62 с.
8. Верещак Е.В. Сравнительная оценка морфо-функционального состояния эритроцитов у рабочих вредного производства в зависимости от стажа работы // Фундаментальные исследования в биологии и медицине: Сб. науч. Трудов. Вып.5. Ставрополь: «Литера», 2008. - С. 111-115.
-Q-
9. Карчинская Т.В. Адаптационные возможности эритрона // Фундаментальные исследования в биологии и медицине: Сб. науч. Трудов: Вып. 3. Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ 2007. - С. 11-14.
10. Minetti M., Malorni W. Redox control of red blood cell biology: the red blood cell as a target and source of prooxidant species // Antioxid Redox Signal. 2006, Jul-Aug; 8 (7-8): 1165-9.
11. Nemeth N., Soukup J., Menzel M., Henze D., Clausen T, Rieger A., Holz C., Scharf A., Hanisch F, Furka I., Miko I. Local and systemic hemorheological effects of cerebral hyper- and hypoperfusion in a porcine model. Clin Hemorheol Micro-
clrc. 2006: 35 (1-2).
12. Bogar L., Juricskay I., Kesmarky G. et al.. Erythrocyte transport efficacy of human blood: a rheological point of view// Eur J Clin Invest. 2005 Nov; 35 (11): 687-90.
13. Gonzalez-Alonso J., Mortensen SP, Dawson EA et al.. Erythrocytes and the regulation of human skeletal muscle blood flow and oxygen delivery: role of erythrocyte count and oxygenation state of haemoglobin // J Physiol. 2006 Apr: 1; 572 (Pt 1): 295-305.
Врачи обсудили актуальные медицинские проблемы
Апрель, 2010 г., Москва. В рамках XVII Российского национального конгресса «Человек и Лекарство», фармацевтическая компания Teva провела специализированные симпозиумы, посвященные проблемам лечения неврологических заболеваний, болевых синдромов и депрессивных расстройств. В этом году в центре внимания программы конгресса находилась тема переориентирования традиционной системы медицинского обслуживания на оказание более эффективной первичной медико-санитарной помощи населению. Благодаря специальным симпозиумам участники мероприятия смогли обсудить наиболее острые вопросы науки и практики и получили знания, которые помогут им в повседневной работе.
Особое внимание было уделено необходимости раннего выявления эпилепсии и схемам ее лечения. В настоящее время насчитывается около 40 форм этого заболевания, клиническая картина которого может быть полиморфной. Основным критерием при диагностике остается повторяемость приступов, которые могут проявляться по-разному в зависимости от локализации поражения в головном мозге и уровня зрелости нервной системы больного. В частности, до недавнего времени остро стояла проблема назначения детям и подросткам с эпилепсией анти-конвульсантов, поскольку эти препараты могут нарушать гормональный фон, приводя к ожирению и нарушениям некоторых функций организма. Однако современное поколение таких препаратов дает минимальное количество побочных эффектов, благодаря чему обеспечивает качественную помощь пациентам разного возраста.
Задачей первостепенной важности является также лечение хронического болевого синдрома различной этиологии. Как отметил президент Немецкой ассоциации по изучению боли профессор Герхард Мюл-лер-Швефе, «во всех странах самой серьезной проблемой считаются боли в спине и шее. Более 40 % пациентов врачей общей практики и терапевтов страдают острой, подострой или хронической болью в спине и шее. Если же говорить о специалистах, например, врачах-ортопедах, то у них количество та-
ких пациентов превышает 70 %. В среднем 85 % людей испытывают боли хотя бы один раз в жизни, 25 % населения обращаются за медицинской помощью по поводу болей в спине раз в год, а 12 % ежедневно испытывают боли в спине». Чтобы облегчить состояние людей, страдающих хроническими болями, и улучшить качество их жизни, врачи должны обмениваться накопленным опытом в области терапии болевого синдрома и, по словам Герхарда Мюллер-Швефе, «делать достижения фундаментальной науки общедоступными, переводя их в плоскость практики клинического применения».
Не менее значим вопрос психического здоровья населения. В этом контексте особое опасение вызывает факт все более частого выявления неврозов, психозов и депрессивных расстройств у подростков и детей. По мнению ряда специалистов, уже сегодня от 50 до 95 % дошкольников нуждаются в медикаментозном лечении. А это значит, что перед медициной встает серьезнейшая проблема - поиск оптимальных путей лечения юных пациентов и необходимость применения в широкой практике максимально безопасных лекарственных препаратов, которые, восстанавливая эмоциональный фон, помогут детям вырасти здоровыми.
Учитывая важность этих вопросов, в рамках XVII конгресса «Человек и Лекарство» компания Teva провела для специалистов три профильных симпозиума на темы: «Надежный результат, проверенный временем: противосудорожное, антипсихотическое и анальгетическое действие антиконвульсантов», «Междисциплинарное ведение больных с хроническим болевым синдромом: практические рекомендации» и «Традиции и инновации в терапии психозов и депрессий всех типов».
Стремительное развитие медицинской науки приводит к тому, что сегодня необходимо пересматривать привычные взгляды на природу некоторых заболеваний. А это значит, что и методы лечения должны совершенствоваться - нужно применять наиболее оптимальные и эффективные терапевтические схемы.
-Q-
