CC BY
37ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ОСТРОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ
HAEMATOLOGICAL PARAMETERS OF HUMAN IN ACUTE NORMOBARIC HYPOXIA
Ж.Е. Иванкова, К.В. Петренко, А.Ю. Людинина
Zh.E. Ivankova, K.V. Petrenko, A.Yu. Lyudinina
Показано, что в условиях гипоксии показатель гематокрита, концентрация эритроцитов, среднеклеточный объем эритроцитов практически не изменяются. Концентрация ретикулоцитов в крови человека возрастает на всех минутах вдыхания гипоксической газовой смеси. Изменяется количество ретикулоцитов по стадиям зрелости, ретикулоцитарная формула сдвигается в сторону более молодых форм.
The present study shows that haematocrit, concentration of red blood cells, red blood cell volume virtually unchanged in hypoxia. Concentration of reticulocytes increases at all minutes of inhalation of hypoxic gas mixture. Number of reticulocytes in stages of maturity changes in hypoxia, reticulocyte formula shifted in the direction of the younger forms.
Ключевые слова: эритроциты, ретикулоциты, гипоксия.
Key words: erythrocyte, reticulocytes, hypoxia.
Введение
Гипоксия - одно из самых распространенных патологических состояний, являющихся причиной широкого спектра функционально-метаболических нарушений. Гипоксия встречается весьма часто и служит патогенетической основой или важным компонентом множества различных заболеваний [2, 9]. Она является одним из основных биологически значимых факторов, с которым человек встречается на протяжении всей своей жизни. В одних случаях интенсивность гипоксического воздействия незначительна (условия внутриутробного развития, произвольная задержка дыхания при выполнении точных двигательных актов, физические нагрузки, первичное и вторичное диспноэ различной степени и т.д.), в других - довольно выраженная (нахождение в условиях высокогорья, выполнение водолазных и кессонных работ, высотные полеты и т.д.) [3]. В условиях гипоксии в результате первичного нарушения защитно-компенсаторных гомеостатических механизмов клетки запускаются естественные для клетки стимулы, которые в этих условиях могут стать повреждающими [7]. Гипоксия независимо от механизмов ее развития приводит не только к прекращению процессов синтеза структурных компонентов мембран, но и к их непосредственному разрушению. Гипоксия вызывает множество
изменений, в том числе увеличение гематокрита, концентрации эритропоэтина, а значит, может оказывать влияние на эритропоэз [16].
Большинство научных исследований в области гипоксических процессов связано с изучением механизмов развития и течения долговременной (хронической) гипоксии, с тем, каким образом изменяются показатели крови [8, 13, 17]. Современные методы лабораторной диагностики позволяют определять содержание огромного количества веществ в биологических жидкостях организма и на основе полученных данных диагностировать соответствующие заболевания. Оценка параметров крови является наиболее показательной для определения тяжести патологических состояний и их дифференциальной диагностики [5].
Цель работы - изучение показателей крови человека после вдыхания газовой смеси с 9.5% содержанием кислорода.
Материал и методы
Материалом исследования служила венозная кровь мужчин, которую забирали из локтевой вены. В эксперименте принимали участие практически здоровые мужчины в возрасте от 20 до 35 лет, на момент исследования не имевшие острых или хронических заболеваний. Гипоксическое воздействие моделировали путем вдыхания через кислородную маску кислородно-азотной газовой смеси с 9.5%-ным содержанием кислорода. Парциальное давление кислорода в смеси приблизительно соответствовало таковому на высоте 7000 м. Запланированное время гипоксического воздействия составило 35 мин. Забор крови производили в покое (фон), на 5-й, 10-й и 20-й мин. гипоксического воздействия. Далее после отключения кислородно-азотной газовой смеси и переходом на дыхание атмосферным воздухом забор крови производился на 5 -й и 15 -й мин. восстановления.
Параметры крови определяли по общепринятым в клинике и лаборатории методам [6, 10].
Достоверность различий оценивали по W-критерию Вилкоксона для зависимых выборок [4].
Результаты и их обсуждение
Контрольное исследование
Показатели крови испытуемых в контрольной пробе (фон) представлены в табл. 1. По данным настоящего исследования, концентрации эритроцитов (Эр) и ретикулоцитов (Рт) составили 4.41±0.75*1012/л и 8.58±1.9%о соответственно, среднеклеточный объем клеток (СрОЭ) - 96.5±20.6 мкм3, гематокрит (Гт) -42.3±8.4%, что соответствует данным литературы [6, 12,14,15].
Показатели крови человека по данным разных авторов
Источник Гт Эр Рт
Юрковский О.И., Грицюк А.М. [12] 40 - 48% 4 - 5.1*1012/л 5 - 12%о
Меньшиков В.В. [6] 36% 4*1012/л 2 - 12%
Fortes R.C. et al. [14] 42.09 ± 3.59% 4.77 ± 0.43*1012/л -
Lippi G. et al. [15] 36.66% 4.72*1012/л -
Собственные данные 42.3 ± 8.4% 4.41 ± 0.75*1012/л 8.58 ± 1.9%
Гипоксическое воздействие
В результате проведенного исследования выявлено, что при вдыхании газовой смеси с пониженным содержанием кислорода Гт, Эр и СрОЭ практически не изменяются (табл. 2). Тем не менее наблюдаются колебания значений параметров крови в течение всего хода исследования. Так Гт в контрольной пробе составил 42.3±8.4%, на 5-й и 20-й мин. гипоксии произошло уменьшение Гт на 12%, к 10-й мин. - увеличение на 5% (рис. 1). В период восстановления, а именно на 5-й мин., Гт больше на 6% исходного значения, на 15-й мин. - на 11% меньше.
Концентрация Эр в фоновой пробе крови - 4.4±0.7*1012/л, к 5-й мин. воздействия уменьшается на 5%, к 10-й мин. увеличивается на 4%, к 20-й мин. наблюдается возвращение значения к контрольным цифрам (рис. 2). В период восстановления Эр уменьшается и на 5-й и на 15-й мин. эксперимента (на 22 и 17% соответственно).
Показано, что СрОЭ в контроле составил 96.5±20.6 мкм3, на 5-й мин. гипоксии остается на том же уровне, к 10 и 20-й мин. отмечается увеличение на 22 и 5% соответственно (рис. 3). В период перехода на атмосферное дыхание СрОЭ все также повышен на 37 и 18% (на 5-й и 15-й мин.).
Концентрация Рт в контроле составила 8.58±1.9%о. На всех минутах вдыхания гипоксической газовой смеси в крови человека наблюдается увеличение концентрации Рт: на 0.21%о, 5.02%о и 15.96%о (5-я, 10-я и 20-я мин. соответственно) (р<0.05) (рис. 4). В период восстановления концентрация Рт также увеличена на 18.94%о (5-я мин.) и 5.5%о (15-я мин.) (р<0.05), по сравнению с фоновыми значениями.
Показатели крови человека при гипоксическом воздействии
Показа- тели Контроль Г ипоксия Восстановление
5 мин 10 мин 20 мин 5 мин 15 мин
Гт, % 42.3 ± 8.4 37.2 ± 8.6 44.8 ± 7.0 38.0 ± 8.0 44.7 ± 14.6 37.7 ± 6.8
Эр, 1012/л 4.4 ± 0.7 4.2 ± 1.4 4.6 ± 1.5 4.4 ± 1.8 3.4 ± 0.8 3.6 ± 1.5
Рт, %% 8.58 ± 1.9 8.79 ± 2.28* 13.60 ± 2.85* 24.54 ± 7.16* 27.52 ± 5.82* 14.08 ± 2.78*
СрОЭ, мкм3 96.5 ± 20.6 95.3 ± 36.6 117.8 ± 70.9 101.0 ± 31.7 132.0 ± 41.5* 114.5 ± 52.6
Примечание. * - разница по сравнению с фоном достоверна при р<0.05.
В таблице представлены данные, полученные на 5-й, 10-й, 20-й мин. вдыхания гипоксической газовой смеси и на 5-й и 15-й мин. после перехода на дыхание атмосферным воздухом.
Рис. 1. Динамика изменения Гт в условиях гипоксии и в период восстановления после ее воздействия
По оси абсцисс отложены 1-я, 5-я, 10-я и 20-я мин. гипоксии, 5 и 15 мин. восстановления; по оси ординат - величины показателя Гт, %
Рис. 2. Динамика изменения концентрации Эр в условиях гипоксии и в период восстановления после ее воздействия.
По оси абсцисс отложены 1-я, 5-я, 10-я и 20-я мин. гипоксии, 5-я и 15-я мин. восстановления; по оси ординат - концентрация Эр, 1012/л
Рис. 3. Динамика изменения СрОЭ в условиях гипоксии и в период восстановления после ее воздействия
По оси абсцисс - 1-я, 5-я, 10-я и 20-я мин. гипоксии, 5-я и 15-я мин. восстановления, по оси ординат - СрОЭ, мкм3
Распределение Рт по стадиям зрелости изменяется в течение всего хода исследования, достоверные изменения по сравнению с фоном обнаружены на 5 -й мин. гипоксического воздействия и в период восстановления, при этом наблюдаются однонаправленные реакции. Происходит сдвиг ретикулоцитарной формулы в сторону молодых форм: доли Рт III и IV стадии увеличиваются, V стадии - уменьшается (табл. 3).
Таблица 3
Доли Рт различных стадий зрелости в крови человека
Стадия зрело- сти Фон Г ипоксия Восстановление
5 мин. 10 мин. 20 мин. 5 мин. 15 мин.
III 2.9 ± 4.1 7.1 ± 2.3** 4.5 ± 1.6 2.2 ± 1.3 9.9 ± 4.2* 5.9 ± 2.5
IV 31.7 ± 7.3 49.3 ± 8.7* 39.4 ± 4.3 36.5 ± 8.5** 38.5 ± 13.2 48.9 ± 13.9*
V 65.4 ± 9.9 43.5 ± 7.8* 57.4 ± 4.1 61.3 ± 7.9 52.8 ± 16.1* 47.3 ± 13.3*
Примечание. Разница достоверна: * - при р<0.05;
** - при р<0.01 по сравнению с фоном.
В таблице представлены данные, полученные на 5-й, 10-й, 20-й мин. вдыхания гипоксической газовой смеси и на 5-й и 15-й мин. после перехода на дыхание атмосферным воздухом.
Известно, что при гипоксии повышается активность систем организма, ответственных за транспорт кислорода в ткани: гипервентиляция легких, увеличение минутного объема сердца, улучшение кровоснабжения жизненно важных органов. Наряду с этим под влиянием гипоксии развивается активация адренергической и гипофизарно-адреналовой систем. Данный неспецифический компонент адаптации играет роль в мобилизации аппарата кровообращения и внешнего дыхания [11]. Изменения со стороны кардиореспираторной системы в условиях острой гипоксической гипоксии могут быть обусловлены еще и депрессией функции высших отделов головного мозга. Это сочетание мобилизации систем, специфически ответственных за транспорт кислорода, неспецифического стресс-синдрома и нарушений со стороны высшей нервной деятельности составляет механизм, характеризующий срочную адаптацию к условиям острой гипоксической гипоксии [1]. Возможно, именно за счет активации гипофизарно-адреналовой системы произошел выброс
депонированных Рт как экстренная адаптация к резкому недостатку кислорода.
Рис. 4. Динамика изменения концентрации Рт в условиях гипоксии и в период восстановления после ее воздействия.
По оси абсцисс - 1-я, 5-я, 10-я и 20-я мин. гипоксии, 5-я и 15-я мин. восстановления, по оси ординат - концентрация Рт,1012/л
Заключение
В условиях гипоксии и в период восстановления (после ее воздействия) показатель гематокрита, концентрация эритроцитов, среднеклеточный объем эритроцитов практически не изменяются. Концентрация ретикулоцитов в крови человека при воздействии острой нормобарической гипоксии на всех минутах вдыхания гипоксической газовой смеси возросла по сравнению с контролем (р<0.05) и составила 8.8-24.5%о. Изменилось количество ретикулоцитов по стадиям зрелости, ретикулоцитарная формула сдвинулась (влево) в сторону более молодых форм. При восстановлении после гипоксии концентрация ретикулоцитов в крови испытуемых все еще остается повышенной (почти в три раза на 5-й мин. и в два - на 15-й мин.) (р<0.01) по сравнению с контролем, но по сравнению с 20-й мин. гипоксии снижается на 41% (р<0.05), т.е. приближается к фоновым значениям.
1. Агаджанян Н.А. Гневушев В.В., Катков А.Ю. Адаптация к гипоксии и биоэкономика внешнего дыхания. М.: Изд-во УДН, 1987. 186 с.
2. Бизенкова М.Н., Романцов М.Г., Чеснокова Н.П. Метаболические эффекты антиоксидантов в условиях острой гипоксической гипоксии // Фундаментальные исследования. 2006. № 1. С. 17-21.
3. Бурых Э.А., Сороко С.И., Бешкаев С.С. и др. Комплексное многопараметрическое исследование системных реакций организма человека при дозированном гипоксическом воздействии // Физиология человека. 2005. № 5. С. 88-109.
4. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999. 460 с.
5. Ковалева О.И., Карганов М.Ю., Ковалева Л.Г. Новые возможности ранней диагностики заболеваний системы крови // Гематол. и трансфузиол. 2004. № 4. С. 7-10.
6. Меньшиков В.В. (Ред.) Лабораторные методы исследования в клинике. М.: Медицина, 1987. 379 с.
7. Найдина В.П., Пепеляев Ю.В., Буравкова Л.Б. Изменение состава высших жирных кислот сыворотки крови и мембран эритроцитов при длительном пребывании человека в условиях гипербарической газовой среды // Физиология человека. 2009. № 4. С. 57-63.
8. Новицкий В.В., Гольдберг Е.Д. Патофизиология. Томск: Изд-во Сибирского госуд. мед. ун-та, 2001. 634 с.
9. Рагимов А.А., Еременко А.А., Никифоров Ю.В. Трансфузиология в реаниматологии. М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2005. 784 с.
10. Шиффман Ф.Дж. Патофизиология крови. М.; СПб.: БИНОМ-Невский Диалект, 2000. 451 с.
11. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. М.: Мир, 1996. Т. 2. 633 с.
12. Юрковский О.И., Грицюк А.М. Общеклинические анализы в практике врача. М.: Центр ХГС, 2000. 16 с.
13. Birerdinc A., Estep M., Afendy A., Stepanova M., Younossi I., Baranova A., Younossi Z.M. Gene expression profiles associated with anaemia and ITPA genotypes in patients with chronichepatitis C (CH-C) // J. Viral Hepat. 2012. Vol. 19, № 6. P. 414-422.
14. Fortes R.C., Novaes G., Recova V., Melo A. Immunological, hematological, and Glycemia effects of dietary Supplementation with agaricus sylvaticus On patients’ colorectal cancer // Society for experimental biology and medicine. 2008. P. 53-62.
15. Lippi G., Lima-oliveira G., Salvagno G.L., Montagnana M. et al. Influence of a light meal on routine haematological tests // Blood transfus. 2010. Vol. 8. P. 94-99.
16. Mosqueira M., Willmann G., Zeiger U., Khurana T.S. Expression Profiling Reveals Novel Hypoxic Biomarkers in Peripheral Blood of Adult Mice Exposed to Chronic Hypoxia // Novel Hypoxic Biomarkers in Peripheral Blood. 2012. Vol. 7. P. 5-10.
17. Yelmen N., Ozdemir S., Guner I., Toplan S. et al. Effects of chronic long-term intermittent hypobaric hypoxia on blood rheology parameters // Gen Physiol. Biophys. 2011. Vol. 30. № 4. P. 389-395.
