Оценка функционирования кислородтранспортной системы крови у студентов Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 61

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КИСЛОРОДТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ КРОВИ У СТУДЕНТОВ

© В. Г. Шамратова, Е. Е. Исаева, Ю. К. Крапивко

Башкирский государственный университет Россия, 450074, г. Уфа, ул. Фрунзе 32.

Тел.: +7 (34 7) 273 6 7 78.

Использование дополнительных критериев для оценки состояния кислородтранспортной системы крови (определение относительного содержания фетального гемоглобина, карбокси-и метгемоглобина) у студентов показало, что при отсутствии значимых изменений количественных параметров красной крови имеют место качественные перестройки в системе обеспечения кислородом тканей организма. Они носят компенсаторный характер и свидетельствуют о развитии в организме адаптивных реакций, направленных на оптимизацию функционирования кислородтранспортной системы крови. В ряде случаев такие реакции протекают на фоне ослабления полноты насыщения кислородом гемоглобина и затруднения его отдачи тканям. Предполагается, что к ухудшению состояния кислородного гомеостаза может быть причастен неблагоприятный экологический фон.

Ключевые слова: фетальный гемоглобин, карбоксигемоглобин, метгемоглобин,

кислородтранспортная система крови, адаптивные реакции.

мия, нарушение общего режима питания и его качества и др.

Принимая во внимание эти факты, мы использовали ряд показателей кислородтранспортной функции крови, в том числе содержание фетального гемоглобина (FetHb), карбоксигемоглобина (Hb-СО) и метгемоглобина (MetHb), а также степень сатурации Hb и сродство Hb к кислороду, как дополнительные критерии для оценки здоровья и его резервов у студентов.

Материалы и методы

Работа проведена на образцах периферической крови 28 студентов мужского и женского пола в возрасте 19-20 лет. В межсессионный период у обследуемых с помощью гематологического анализатора «Sysmex» измеряли общую концентрацию гемоглобина, содержание эритроцитов и их средний объем. Характеристики кислотно-основного состояния (КОС) и газового режима крови определяли на автоматическом аппарате «ABL800 FLEX». Анализировали рН крови, дефицит буферных оснований (ВЕ), концентрацию стандартных бикарбонатов (st HCO3), напряжение углекислого газа (pCO2) и кислорода (pO2), степень насыщения гемоглобина кислородом (HbO2), относительное содержание FetHb, №СО и MetHb. Сродство Hb к кислороду оценивали по величине р50. Полученную информацию объединяли в сводную матрицу данных для обработки по схеме факторного анализа. Использовали пакет программ Stati stica.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе проведенного исследования выяснилось, что общее содержание эритроцитов в периферической крови, концентрация гемоглобина и средний объем эритроцитов у студентов не выходят за

Введение

Доставка кислорода тканям и органам человека - важнейшая функция крови, в осуществлении которой главную роль играют эритроциты. Количество эритроцитов в сосудистом русле, их размеры и насыщенность гемоглобином (НЬ) во многом определяют качество обеспечения клеток всего организма кислородом и, соответственно, состояние их метаболизма. Вместе с тем, эффективность переноса кровью О2 зависит не только от чисто количественных параметров красной крови, но и от ее качественных характеристик. В связи с этим, оценка состояния кислородтранспортной системы крови человека представляется перспективной при использовании наряду с традиционными гематологическими параметрами таких дополнительных показателей, как газовый режим, количество и соотношение разных фракций нормального НЬ и его дериватов. Изучение этих показателей может оказаться более информативным при анализе картины крови молодых, клинически здоровых людей, у которых параметры крови, как правило, близки к нормативным.

Известно, что среди всех социальных групп молодежи студенты вузов являются наиболее уязвимой по состоянию здоровья категорией [1-3]. У студентов в период обучения ряд физиологических систем организма переходит на непривычно напряженный уровень функционирования. Это обусловлено высокими информационными нагрузками, хроническим психоэмоциональным перенапряжением, периодическими сильнейшими экзаменационными стрессами [4]. К факторам, способным вызвать ослабление адаптационных механизмов организма студентов, относятся также гиподина-

Вестник Башкирского университета. 2007. Т.12, №4

39

пределы возрастной нормы. Относительно стабильными оказались и показатели КОС: рН крови и содержание компонентов бикарбонатной буферной системы (табл.).

В то же время у более чем половины студентов оказалось уменьшенным по сравнению с нижней границей нормы значение рО2. Поскольку этот показатель характеризует состояние внешнего дыхания организма, его снижение у студентов может быть обусловлено, кроме прочих факторов, гиподинамией. При этом относительное содержание минорного компонента гемоглобина БеШЬ превышает в целом по группе уровень нормы. Повышенное количество фетального НЬ, обладающего, как известно, значительно более высоким сродством к кислороду по сравнению с основной формой гемоглобина взрослого человека НЬА, очевидно, имеет компенсаторное происхождение. Об этом свидетельствуют, в частности, практически функциональные корреляции БеШЬ с р02 (г=-0.93) и концентрацией оксигенированного НЬ (г=-0.99). Обращает на себя внимание также факт, что повышенный уровень фетального гемоглобина наблюдается в первую очередь у студентов с легкой или средней степенью анемии.

Таблица.

Гематологические показатели студентов.

Показатели Средние значения по группе

Содержание эритроцитов, 1012/л 4.7±0.08

Концентрация гемоглобина, г/л 129.2±4.0

Средний объем эритроцитов,А 92.2±1.4

рСО2, мм рт. ст. 39±0.5

рО2, мм рт. ст. 79±1.9

НЬ02, % 94.6±0.4

БеШЬ, % 3.8±0.3

НЬСО, % 1.2±0.2

Ме1НЬ, % 0.39±0.04

р50, мм рт. ст 24.5±0.2

ВЕ, ммоль/л 0.13±0.3

в! НС03, ммоль/л 24.2±0.3

рН 7.4±0.003

Результаты факторного анализа подтвердили высказанные предположения. По общей матрице данных обследования студентов выделено 4 фактора, совместно описывающих 72% дисперсии. Первый, самый емкий фактор (25% суммарной дисперсии) объединяет с высоким положительным вкладом относительное содержание в крови БеШЬ и с отрицательными нагрузками - р02, НЬ02 и рН крови. Следовательно, с высокой степенью вероятности можно констатировать, что накопление в крови студентов фетального НЬ компенсирует ослабление внешнего дыхания и (или) кислородтранспортной функции основной фракции гемоглобина, что, безусловно, можно считать проявлением адаптивных

реакций в системе крови. Судя по структуре фактора, функционирование этого механизма в определенной степени зависит от рН крови: сдвиг равновесия в кислую сторону содействует освобождению кислорода и наоборот. Эта взаимосвязь обусловлена законом Бора, действие которого, как известно, направлено на улучшение снабжения тканей кислородом при активизации в них обменных процессов за счет возрастания дезоксигенации НЬ.

Следует отметить, что у 39% обследованных нами студентов существенно повышено содержание в крови НЬСО (главным образом у студентов, постоянно проживающих в северной части города Уфы - районах, приближенных к зоне расположения предприятий нефтеперерабатывающей и химической промышленности). Корреляционный анализ показал наличие тесной взаимосвязи между концентрациями НЬСО и НЬ02 (г=-0.69), а также достоверной связи (г=-0.5) между концентрацией НЬ-СО и р50 - напряжением О2 в крови, при котором происходит полунасыщение гемоглобина кислородом. Из характера этих корреляций вытекает, что при увеличении в крови доли карбоксигемоглобина происходит ослабление степени сатурации гемоглобина на фоне увеличения сродства гемоглобина к кислороду. В присутствие СО кривая диссоциации НЬО2 сдвигается влево, свидетельствуя о присоединении к НЬ менее четырех молекул кислорода за счет частичного замещения его оксидом углерода. В результате молекулы гемоглобина, с которыми связаны СО и О2, удерживают кислород более прочно, чем гемоглобин, связавший четыре молекулы кислорода [5].

В свою очередь, снижение процесса дезокси-генации гемоглобина и, соответственно, уменьшение высвобождения кислорода в тканях может служить причиной развития в них гипоксии даже при концентрациях гемоглобина, не выходящих за границы нормы. Негативные последствия усугубляются при снижении его содержания в кровеносном русле.

В крупных городах, как известно, существенная доля в загрязнении атмосферного воздуха угарным газом принадлежит транспорту. Кроме того, источником СО как продукта неполного сгорания топлива являются предприятия нефтепереработки. Учитывая, что уровень НЬСО в крови студентов резко колеблется в зависимости от места их постоянного проживания, причину накопления карбок-сигемоглобина следует искать, очевидно, в техногенной загрязненности атмосферы.

Кроме того, по корреляционной матрице выявлена значимая положительная связь (г=0.5) относительных концентраций в крови НЬСО и деривата нормального гемоглобина Ме1НЬ, содержащего в молекуле гема трехвалентное окисленное железо.

Необходимо отметить, что повреждающее действие, сопровождающееся окислением Бе2+ в Бе3+ и соответственно превращением НЬ в Ме1НЬ, могут оказывать некоторые окислители, в том числе и химические агенты, выбрасываемые в атмосферу и воду нефтехимическими предприятиями. Обнаруженный параллелизм процессов накопления в крови модифицированного МеШЪ и НЬСО - форм гемоглобина, не способных отдавать тканям кислород, можно рассматривать как факт, угрожающий кислородному гомеостазу организма. Возможно, в этом случае снижение кислородной емкости крови у студентов вызвано действием неблагоприятных токсических факторов окружающей среды.

Вместе с тем, анализ второго фактора матрицы данных (24% дисперсии), включающего наряду со всеми количественными параметрами красной крови относительное содержание НЬСО (и Ме1НЬ с несколько меньшей нагрузкой), указывает на возможность компенсации таких нарушений за счет увеличения в периферической крови численности эритроцитов, их среднего объема и общей концентрации гемоглобина.

Таким образом, можно констатировать, что у студентов при отсутствии значимых изменений количественных параметров красной крови имеют место качественные перестройки в системе обеспечения кислородом тканей организма. Эти измене-

ния носят, судя по характеру описанных выше взаимосвязей показателей крови, компенсаторную направленность и свидетельствуют о развитии в организме адаптивных реакций, обеспечивающих оптимизацию функционирования кислородтранс-портной системы крови и поддержание кислородного гомеостаза.

Вместе с тем, в ряде случаев такие реакции протекают на фоне ослабления полноты насыщения гемоглобина кислородом и затруднения его отдачи тканям. Проведенный сравнительный анализ отдельных фракций гемоглобина у жителей разных районов города позволяет предположить, что к ухудшению состояния кислородтранспортной функции крови может быть причастен неблагоприятный экологический фон.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н. А., Дегтярев В. П., Русанова Е. И. Здоровье студентов. М., 1997.

2. Гапонова С. А. // Психол. журн.1994. Т.15, №3. С. 131-134

3. Шамратова В. Г., Тупиневич Г. С., Багаутдинова Р. Ш. // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2006. №3(2). С. 46^7

4. Юматов Е. А., Кузьменко В. А., Бадиков В. И. // Физиология человека.2001.Т.27, №2. С. 104-111.

5. Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И.. Основы биохимии. Т.3. М., 1981.

Поступила в редакцию 22.02.07 г.