CC BY
122
© Шахматов И.И., Алексеева О.В., 2007 УДК 612.115:612.766.1
РЕАКЦИИ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА У КРЫС НА ОДНОКРАТНУЮ ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ИСХОДНОЙ
ТРЕНИРОВАННОСТИ
И.И. Шахматов, О. В. Алексеева
Алтайский государственный медицинский университет,
Алтайский филиал ГУ НИИ физиологии СО РАМН, Барнаул
В исследованиях на 120 крысах линии Вистар показано, что однократная физическая нагрузка активировала свёртывание и фибринолиз, при этом увеличение интенсивности нагрузки сопровождалось ростом коагуляционной и снижением противосвёртывающей и фибринолитической активности крови. Предварительные умеренные тренировки гармонизируют реакцию системы гемостаза на однократную нагрузку, вызывая сочетанное повышение свёртывающей, антикоагулянтной и фибринолитической активности. Интенсивные тренировки делают ответ более экономичным, задействуя только необходимые звенья.
Выполнение физических нагрузок сопровождается различными изменениями в системе гемостаза в зависимости от степени их интенсивности [5, 8, 9]. Показано, что чрезмерная двигательная активность способна провоцировать серьезные сдвиги в гемокоагуляции, приводящие к осложнениям со стороны сердечно-сосудистой системы [3, 4]. Исходя из этого, вопрос об изучении подобных состояний с целью их дальнейшей профилактики остается актуальным.
Материалы и методы
В исследованиях было использовано 120 разнополых крыс линии Вистар средней массой 285,8±6,7 г. Физическая нагрузка моделировалась в виде навязанного бега в тредбане при различной скорости и длительности вращения барабана. Проведено два блока экспериментов (с однократной физической нагрузкой и предварительными месячными физическими тренировками).
Животные первого экспериментального блока, подвергавшиеся однократным физическим нагрузкам, были разделены на три группы. Крысы первой группы (п=12) подвергались однократной 30-минутной нагрузке в виде навязанного бега со скоростью 30 м/мин. Животные второй группы (п=10) - однократной ходьбе со скоростью 6-8 м/мин на протяжении 2 часов. Крысы третьей группы (п=8) - такой же по интенсивности однократной нагрузке в течение 8 часов. Контролем для данных групп служили интактные крысы (п=70).
Второй экспериментальный блок составили крысы четвертой (п=10) и пятой (п=10) групп, которые в течение 30 дней получали физическую нагрузку по 2 и 8 часов в сутки соответственно при скорости вращения барабана 6-8 м/мин (нагрузка, аналогичная разовой у групп № 2 и № 3). На 31 день эксперимента крысы четвертой и пятой групп подвергались однократному бегу в тредбане в течение 30 минут со скоростью 30 м/мин (нагрузка, аналогичная группе № 1). Контролем у 4 и 5 групп животных служили показатели гемостаза группы № 1.
Кровь для исследования забиралась сразу по завершении последнего воздействия у предварительно наркотизированных внутрибрюшинно тиопенталом натрия крыс (40-50 мг/кг массы) [2] из печеночного синуса. Получение образцов плазмы крови и исследование гемостаза осуществлялось в соответствии с рекомендациями
З.С. Баркагана и А.П. Момота [1]. Умерщвление наркотизированных животных осуществлялось методом цервикальной дислокации [6].
Статистическая обработка проводилась с учетом распределения признаков в группах с использованием критерия Шапиро-Уилки. В зависимости от распределения применяли 1-критерий Стьюдента для неравных дисперсий или непараметрический и-критерий Манна-Уитни. Данные представлены в виде Х±т, где Х - среднее арифметическое в выборочной совокупности, т - стандартная ошибка средней арифметической.
Результаты и их обсуждение
Исследования показали, что однократная кратковременная интенсивная физическая нагрузка (30 м/мин на протяжении 30 мин) сопровождалась активацией аг-регационной функции тромбоцитов (табл. 1, группа № 1), а также контактной фазы и внешнего пути плазменного гемостаза по данным силиконового и протромбино-вого времени (укорочение на 13% и 7% соответственно).
Конечный этап свёртывания реагировал на нагрузку гипокоагуляцией, о чем свидетельствовало удлинение тромбинового и эхитоксового времени соответственно на 58% и 26%. Этот факт мог быть обусловлен увеличением на 14% гепарин-кофакторной активности плазмы крови, оцениваемой по антитромбиновому резерву плазмы крови (АРП). При этом уровень антитромбина III (АТ III) несколько снижался. Также наблюдалось увеличение в кровотоке на 40% фибриногена. Фиб-ринолитическая активность возрастала на 38%.
Более длительная, но менее интенсивная 2-часовая физическая нагрузка (табл.
1, группа № 2) сопровождалась более выраженной активацией агрегационной функции тромбоцитов (на 52%). Сохранялась активация на начальном и появлялась гиперкоагуляция на конечном этапе свёртывания (по укорочению активированного парциального тромбопластинового времени (АПТВ) на 23% и эхитоксового времен свертывания на 30%). На фоне сниженного уровня АТ III выявлялось угнетение фибринолитической активности крови.
Однократная физическая нагрузка на протяжении 8 часов (табл. 1, группа № 3) приводила к ещё более выраженной (на 59 %) агрегации тромбоцитов. Активация плазменного гемостаза затрагивала уже все этапы свертывания и регистрировалась как по внутреннему, так и по внешнему путям гемокоагуляции. Более того, 8часовая нагрузка впервые сопровождалась увеличением уровня растворимых фиб-рин-мономерных комплексов (РФМК) на 136%, являющихся показателем скрытой тромбинемии [7]. Видимо, с данным фактом связано снижение на 64% уровня коа-гуляционно активного фибриногена. При этом антикоагулянтный резерв плазмы крови и уровень АТ III снижались соответственно на 34% и 29%. Кроме того, 8часовая нагрузка приводила к выраженному снижению фибринолитической активности плазмы крови.
Таблица 1
Коагулограмма крыс после однократной физической нагрузки различной длительности и интенсивности
Показатели коагулограммы Интактные крысы Группа № 1 (1нагр =30 мин) Группа № 2 (1 нагр. 2 ч) Группа № 3 (1 нагр. 8 ч)
Агрегация тромбоцитов, с 21,7±0,5 15,5±1,1 * * * 10,5±0,8* * * 9,0±0,6***
Силиконовое время, с 220,4±5,7 191,9±7,5* 237,0±12,9 176,5±18,5*
Каолиновое время, с 84,1±2,2 82,1±3,3 82,4±4,9 74,0±4,8
АПТВ, с 21,8±0,4 20,6±1,1 16,7±0,3 * * * 20,0±0,4**
Протромбиновое время, с 13,9±0,2 13,0±0,2* 13,2±0,3 12,4±0,4**
Тромбиновое время, с 28,1±0,7 44,4±1,7*** 30,3±1,4 19,0±0,5 ***
Эхитоксовое время, с 22,7±0,5 28,5±1,4* * * 15,9±0,4* * * 16,3±0,6***
РФМК, мг% 3,3±0,1 3,5±0,3 3,2±0,2 7,8±1,8**
Фибриноген, г/л 1,8±0,1 2,48±0,23** 1,90±0,10 0,65±0,13***
АРП, % 103,0±1,9 117,3±3,7** 112,2±4,4 73,5±1,9***
Антитромбин III, % 97,3±1,4 88,8±1,2* * * 82,9±5,1** 64,6±3,3***
Фибринолиз, мин 332,1±14,0 205,3±18,1 * * * 458,0±21,3*** 775,0±71,6***
Примечание:* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 по сравнению с интактными животными.
Таким образом, последовательное увеличение интенсивности однократных физических нагрузок выявляло нарастание гиперкоагуляционных сдвигов в системе гемостаза, не компенсированных сопутствующей активацией антикоагулянтной и фибринолитической систем, что значительно усугубляло риск внутрисосудистого тромбообразования.
Во втором блоке экспериментов была поставлена задача исследования особенностей реакции системы гемостаза в ответ на стандартную кратковременную на-
грузку после предварительных месячных ежедневных тренировок в различных режимах (умеренный - по 2 часа, интенсивный - по 8 часов в день).
Как видно из таблицы 2, предварительные 30-дневные 2-часовые тренировки существенно отразились на реакции системы гемостаза крыс четвёртой группы в ответ на стандартную получасовую нагрузку по сравнению с первой группой, получившей разово ту же нагрузку без предшествующих тренировок.
Таблица 2
Коагулограмма крыс после однократной интенсивной физической нагруз-
ки в зависимости от режима предварительных месячных тренировок
Показатели коагулограммы Группа № 1, контроль (однократно їнагр.=30 мин) Группа № 4 (30 дн. по 2 ч + 31й день - ^агр =30 мин) Группа № 5 (30 дн. по 8 ч + 31й день - 1нагр=30 мин) р4-5
Агрегация тромбоцитов, с 15,5±1,1 15,8±0,3 20,3± 1,0** <0,01
Силиконовое время, с 191,9±7,5 121,3±6,1 * * * 138,1±8,2** * >0,05
Каолиновое время, с 82,1±3,3 67,4±4,0* 76,7±4,2 >0,05
АПТВ, с 20,6±1,1 17,6±0,3** 26,3±0,9** <0,001
Протромбиновое время, с 13,0±0,2 11,0±0,2*** 13,1±0,3 <0,001
Тромбиновое время, с 44,4±1,7 22,7±0,8*** 25,4±0,4*** <0,05
Эхитоксовое время, с 28,5±1,4 19,0±0,7*** 16,6±0,5*** <0,05
РФМК, мг% 3,5±0,3 4,4±0,8 3,1±0,1 >0,05
Фибриноген, г/л 2,48±0,23 0,98±0,18*** 1,66±0,07** <0,01
АРП, % 117,3±3,7 199,5±23,2*** 86,4±3,1*** <0,001
Антитромбин III, % 88,8±1,2 80,1±1,5 * * 70,4±3,6*** <0,05
Фибринолиз, мин 205,3±18,1 253,5±8,3* 277,0±21,0 >0,05
Примечание:* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 по сравнению с группой № 1 (однократная 30-минутная интенсивная физическая нагрузка).
Так, у тренированных в умеренном режиме крыс (табл. 2, группа № 4) наблюдалась более яркая картина активации контактных факторов, внутреннего и внешнего путей свёртывания. Со стороны конечного этапа гемокоагуляции также регистрировалась активация процесса, в то время, как у нетренированных крыс разовая
нагрузка приводила к удлинению свёртывания на этом этапе. При этом наблюдалось значительное (в 2,5 раза) снижение коагуляционно-активного фибриногена, не сопровождавшееся ростом уровня РФМК. Более выраженная активация процессов свёртывания крови уравновешивалась и более значительным повышением противо-свёртывающего потенциала, что проявлялось в увеличении в 1,7 раза антикоагу-лянтного резерва плазмы по сравнению с нетренированными крысами. При этом уровень АТ III снижался чуть в большей степени, что может быть обусловлено его предшествующим потреблением в ходе 30-дневных тренировок. Фибринолитиче-ская активность плазмы крови, оставаясь повышенной относительно уровня ин-тактных крыс, была в 1,2 раза меньше, чем у нетренированных животных.
Таким образом, умеренные 30-дневные тренировки делают ответную реакцию со стороны системы гемостаза на дозированную кратковременную интенсивную нагрузку более сбалансированной, параллельно активируя как свёртывание крови на всех его этапах, так и существенно повышая её антикоагулянтную и фибриноли-тическую активность.
Более жесткий режим тренировок приводил к несколько иными изменениям в реакции гемостаза на дозированную 30-минутную нагрузку (табл. 2, группа №5). Так, агрегационная активность тромбоцитов у тренированных животных была существенно (в 1,3 раза) ниже, чем у нетренированных и не отличалась от интактного уровня. Со стороны плазменного гемостаза отмечалась лишь более выраженная активация контактных факторов (в 1,4 раза) и конечного этапа гемокоагуляции (в 1,7 раза). Внутренний путь свёртывания по данным АПТВ был в 1,3 раза замедлен, внешний путь оставался на том же уровне, что у не тренированных и интактных животных. Уровень фибриногена хотя и снижался по отношению к крысам первой группы в 1,5 раза, но при этом не отличался от его количества у интактных крыс. Значимо снижалась антикоагулянтная активность (в 1,4 раза) и уровень АТ III (в 1,3 раза). Фибринолитическая активность крови, оставаясь повышенной относительно интактных крыс, не отличалась от таковой у нетренированных животных.
Таким образом, интенсивные 30-дневные тренировки приводят к тому, что реакция на дозированную кратковременную интенсивную нагрузку со стороны системы гемостаза становится более рациональной и экономной. По-видимому, на фоне ежедневных 8-часовых воздействий влияние 30-минутной интенсивной нагрузки уже не воспринимается организмом, как нечто, требующее мобилизации всех его ресурсов. Этим можно объяснить меньшую степень отклонения, либо даже отсутствие изменений ряда параметров от контрольных величин. В то же время, у животных пятой группы отмечается существенное снижение антикоагулянтной активности, что может быть следствием расходования резервов данной системы в процессе ежедневных длительных физических нагрузок.
Выводы
1. Реакции системы гемостаза на однократную физическую нагрузку зависят как от параметров воздействия, так и от степени исходной тренированности.
2. По мере увеличения длительности однократной нагрузки обнаружено увеличение гиперкоагуляционных сдвигов в системе гемостаза, вплоть до появления в крови маркеров тромбинемии, а также изменение антикоагулянтной и фибриноли-тической активности от повышенной до существенно сниженной, что в совокупности создаёт реальную угрозу тромбообразования.
3. Умеренная 30-дневная тренировка приводит к формированию более сбалансированной ответной гемостазиологической реакции на однократную физическую
нагрузку, при которой, наряду с активацией свёртывания на всех этапах, увеличивается антикоагулянтная и фибринолитическая активность крови.
4. Интенсивная 30-дневная тренировка сопровождается более экономной ответной реакцией со стороны системы гемостаза в ответ на такую же однократную физическую нагрузку, что проявляется в меньшей степени отклонения или отсутствии изменений ряда параметров коагулограммы. При этом в целом благоприятная картина реагирования системы гемостаза на нагрузку при данном режиме тренировок омрачается истощением компонентов противосвёртывающей системы в ходе предшествующего жёсткого тренировочного процесса.
5. Выявленные закономерности реагирования системы гемостаза на однократную физическую нагрузку необходимо учитывать как при выборе параметров самого воздействия, так и режима тренировок при проведении тестовых диагностических нагрузок, подготовке спортсменов к соревнованиям, а также при назначении реабилитационных и оздоровительных мероприятий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баркаган З.С. Диагностика и контролируемая терапия нарушений гемостаза / З.С. Баркаган, А.П. Момот. - М.; Ньюдиамед-АО, 2001. - 306 с.
2. Батрак Г.Е. Дозирование лекарственных средств экспериментальным животным / Г.Е. Батрак, А.Н. Кудрин. - М.; Медицина, 1979. - 168 с.
3. Виценя М.В. Влияние физической нагрузки на маркеры активации системы гемостаза у больных, перенесших инфаркт миокарда в молодом возрасте / М.В. Виценя, Е.А. Ноева, Е.В. Титаева, А. Б. Добровольский // Терапевтический архив. -2004. - № 12. - С. 17.
4. Голышенков С.П. Гемостазиологические типы конституции человека и пути их коррекции средствами физической культуры / С.П. Голышенков // Матер. Х1Х съезда физиол. об-ва им. И.П. Павлова. - Екатеринбург, 2004. - С. 67-69.
5. Голышенков С.П. Изменение функциональной активности тромбоцитов под влиянием повторной физической нагрузки / С.П. Голышенков, Н.А. Мельникова, М.Р. Тайрова // Физиология человека. - 2005. - Т. 31, № 4. - С. 102-107.
6. Копаладзе Р.А. Методы эвтаназии экспериментальных животных - этика, эстетика, безопасность персонала / Р.А. Копаладзе // Успехи физиологических наук. -2000. - Т. 31, № 3. - С. 79-90.
7. Момот А.П. Патология гемостаза /А.П. Момот. - СПб.: ФормаТ, 2006. - 221 с.
8. El-Sayed M.S. Exercise induces a change in plasma fibrinogen concentration: fact or fiction? / M.S. El-Sayed, P.G. Jones, C. Sale // Thromb. Res. - 1999. - V. 96, № 6. - Р. 467-472.
9. El-Sayed M.S. Blood hemostasis in exercise and training / M.S. El-Sayed, C. Sale, P.G. Jones, M. Chester // Med. Sci. Sports Exerc. - 2000. - V. 32, № 5. - Р. 918-925.
RESPONSE OF HEMOSTASIS SYSTEM IN RATS TO A SINGLE EXERCISE DEPENDING ON THE LEVEL OF THEIR INITIAL TRAINING
I.I. Shakhmatov, O.V. Alexeeva
The paper presents an investigation into reactions of hemostasis system of 120 Vistar rats on a single exercise depending on the level of their initial training. It has been stated that the increment of exercise duration increase the hypercoagulation shifts up to thrombinemia signs. Anticoagulant and fibrinolytic activity vary from the increased to the significantly decreased rates, and in combination with the hypercoagulation may lead to thrombosis. The preliminary moderate trainings of rats harmonize the reaction of hemostasis system on a single exercise causing a combined increase of coagulation, anticoagulation, and fibrinolytic activity. The intensive trainings make a response to the same exercise more economic, minimizing the response reaction. The hard mood of training preceding the single exercise leads, first of all, to the exhaustion of anticoagulation system, that react to the exercise by the dangerous decrease of its activity.
