CC BY
75
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ПРЕАНАЛИТИЧЕСКОГО ЭТАПА - НЕОБХОДИМОЕ УСЛОВИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА В СПОРТИВНОЙ БИОХИМИИ
И.Л. РЫБИНА,
Научно-исследовательский институт физической культуры и спорта Республики Беларусь,
г. Минск
Аннотация
В статье представлен обзор данных по изучению влияния различных факторов на результаты исследований в спортивной биохимии. При интерпретации данных биохимического обследования показана необходимость учета факторов преаналического этапа исследования, влияния лекарственных препаратов, питания спортсменов, а также учет биологической вариации исследуемых аналитов. Аргументированы необходимость стандартизации преаналитического этапа с учетом особенностей спорта высших достижений и разработка комплекса мер для минимизации влияния преаналитических факторов.
Ключевые слова: преаналитическая фаза, спортивная биохимия, биологическая вариация.
Abstract
This article presents an analysis of influence of various factors on results in sports biochemistry. The necessity of taking account of the preanalytical phase factors, of the influence of drugs and nutrition, and of the biological variation of the studied analytes when interpreting data of the biochemical examination was shown. The need for preanalytical phase standardization with due account for the features of high performance sport and the development of measures for minimizing the influence of preanalytical factors are reasoned.
Key words: preanalytical phase, sport biochemistry, biological variation.
Результаты многочисленных исследований в области спортивной физиологии и медицины доказывают существенное влияние интенсивности, продолжительности и направленности физических нагрузок на лабораторные показатели, которые используются для мониторинга процесса подготовки высококвалифицированных спортсменов. Вместе с тем залогом правильной интерпретации данных лабораторного обследования является необходимость обращать внимание на другие факторы, способные оказывать влияние на полученные результаты, с последующей разработкой комплекса мер по их минимизации.
Выделенные специалистами лабораторной медицины факторы, влияющие на результаты лабораторных исследований [5], актуальны и для биохимического мониторинга тренировочного процесса. К ним можно отнести условия взятия образца биоматериала для анализа (пре-аналитические факторы), погрешность аналитической процедуры (аналитические факторы), биологическое своеобразие и изменчивость организма обследуемого (биологическая вариация), диагностические и лечебные процедуры, на фоне которых проведено обследование (ятрогенная вариация), и др.
Вместе с тем в настоящее время в спортивной биохимии и гематологии факторам преаналитического этапа исследования уделяется недостаточно внимания [9]. Это недопустимо, если принять во внимание, что изменения биохимических или гематологических параметров используют в качестве критериев переносимости тренировочных нагрузок, изменения показателей результативности или технической подготовленности, тренированности, эффективности различных средств и методов восстановления и т.д. Большинство показате-
лей, используемых в спортивной биохимии, положено в основу управления тренировочным процессом. Помимо этого изменения лабораторных показателей в некоторых случаях используют как косвенные признаки возможного применения запрещенных препаратов, что может приводить к отстранению профессиональных спортсменов от участия в соревнованиях. Известно, что для ряда аналитов преаналитическая вариация превышает аналитическую [16].
К преаналитическим факторам относятся особенности получения биологического материала (тип пробы, применение антикоагулянтов, пережатие жгутом сосуда и т.д.), хранение и перевозка биоматериалов, подготовка образцов путем центрифугирования, замораживание и условия хранения пробы [5, 7, 14, 18], а также правила подготовки спортсмена к обследованию. Особенностью исследований в спортивной биохимии является тот факт, что выбор времени проведения исследования должен быть тщательно спланирован в зависимости от цели проводимого исследования.
Используемые в практике спортивной биохимии и гематологии антикоагулянты в той или иной степени влияют на определение многих обычных аналитов [9, 17, 22, 25].
Следует отдельно остановиться на важных аспектах забора крови для определения лактата, который является наиболее информативным показателем для оценки анаэробного метаболизма и используется для управления тренировочными режимами. Обычно его определяют непосредственно в свежеполученной капиллярной крови, забранной из мочки уха или пальца. Если исследование концентрации лактата проводится непосредственно по-
m
сле забора пробы с использованием портативных лактометров и тест-полосок, то преаналитические факторы не оказывают значительного влияния на полученные данные [11]. Если для определения лактата пробы необходимо хранить некоторое время, то обязательным условием является использование ингибиторов гликолиза и хранение образцов на льду [17, 8, 20]. Межиндивидуальная вариация содержания лактата составляет 16,7%, что обычно выше аналитической [24].
Для исключения преаналитической вариации исследуемых аналитов забор проб крови должен осуществляться в строгом соответствии с инструкцией к используемому методу. При заборе крови из вены необходимо принимать во внимание время наложения жгута, так как продолжительное наложение жгута приводит к выдавливанию воды и молекул небольшого размера из внутрисосудистого пространства, не влияя на большие молекулы, клеточные элементы и связанные с белками молекулы небольшого размера. Сыворотка крови становится более концентрированной, вследствие чего содержание некоторых аналитов может быть завышено [14]. В связи с этим не рекомендуется наложение жгута более чем на одну минуту, так как это приводит к гемоконцентрации, закислению крови и накоплению лактата. При более продолжительном наложении жгута клинически значимо возрастает уровень активности АСТ, содержание железа и калия, содержание общего белка и липидов. Кроме того, снижение рН крови может изменять связывающую способность транспортных белков, приводя к некорректному (завышенному) определению количества свободных фракций гормонов и некоторых ионов (например, кальция и магния).
При отборе образцов крови необходимо учитывать положение тела обследуемого [18]. Пробы для биохимических исследований, в методиках которых используется сыворотка крови, во избежание ошибок преаналитическо-го характера должны подвергаться центрифугированию не позднее, чем через час после проведения процедуры забора крови. При проведении центрифугирования необходимо строго выдерживать режимы и время центрифугирования [15]. При хранении проб необходимо учитывать, что на качество образца могут повлиять процессы испарения, светового воздействия, разрушения под действием микроорганизмов, осмоса и т.д., что приведет к методологическим ошибкам при определении отдельных аналитов [12, 29]. Для длительного хранения образцы необходимо замораживать. При этом допускается не более одного цикла замораживание - оттаивание.
Немаловажным моментом в спортивной биохимии является акцентирование внимания на объеме отбираемой пробы для исследования, поскольку биохимический мониторинг зачастую проводится с использованием капиллярной крови. Поэтому объем отобранной крови должен быть сведен к разумному минимуму, но вместе с тем должен быть в 2-3 раза больше объема, необходимого для анализа, учитывая возможность повторных исследований, а также при необходимости для архивирования образцов.
Причиной более половины ошибочных результатов лабораторных анализов являются гемолизированные образцы крови, липемические пробы, а также образцы недостаточного или избыточного объема [13]. Гемолиз эритроцитов у спортсменов может быть вызван длительной нагрузкой (например, у бегунов-марафонцев), а также в ряде случаев - патологическими состояниями, например гемолитической анемией, заболеванием печени и т.д.
Чаще всего гемолизированные образцы сыворотки или плазмы крови являются результатом процедурных ошибок [19, 26, 27]. Для снижения преаналитической вариации процедура взятия, хранения и пробоподго-товки крови должна быть стандартизирована. Одним из методов стандартизации процедуры взятия крови и ускорения отделения сыворотки или плазмы от форменных элементов является использование вакуумных пробирок с разделительным гелем или с активаторами свертывания. Обычно производители указывают, что вакуумные контейнеры для взятия крови с гелем для разделения компонентов не искажают результаты анализов. Однако есть данные, что разделяющий гель обладает сорбирующими свойствами и может заметно влиять на определяемые концентрации ряда низкомолекулярных аналитов и активность некоторых ферментов при хранении [15].
Для гематологического анализа осевшие форменные элементы крови должны быть тщательно перемешаны с плазмой, поскольку недостаточно тщательное перемешивание образцов проб является очень частым источником ошибок последующего аналитического этапа [23]. То же требование предъявляется к предварительно замороженным образцам сыворотки или плазмы. При недостаточном перемешивании пробы с наличием осевших форменных элементов лабораторный результат будет напрямую зависеть от слоя жидкости, из которого отбирали аликвоту для анализа. Перемешивание до гомогенности становится практически невозможным при заполнении пробирки до самого верха, поэтому над уровнем жидкости следует оставлять достаточно свободного пространства. Несмотря на кажущуюся простоту и очевидность сказанного, следует помнить о постоянном визуальном контроле образцов и выявлении непригодных на преана-литическом этапе.
Большое внимание в клинической медицине и биохимии уделяется исследованию влияния лекарственных препаратов и диагностических и лечебных процедур [6, 18]. Лекарственная интерференция актуальна и для спорта высших достижений. Специалисты, работающие в области биохимии спорта, для обеспечения правильной трактовки полученных результатов должны внимательно отслеживать информацию о влиянии фармакологических препаратов и восстановительных процедур, актуальных для спорта высших достижений, на биохимические и гематологические показатели, используемые для мониторинга процесса подготовки спортсменов, и учитывать при этом все известные механизмы влияния фармакологических препаратов на лабораторные результаты [5].
Заметное влияние на большинство аналитов оказывают особенности питания и состав принимаемой пищи. Например, уровень мочевой кислоты и мочевины способны поднять пищевые продукты с повышенным содержанием в их составе нуклеотидов и белков. Ограниченное питание и голодание в связи с недостаточным поступлением энергетического и структурного материала влияют на процессы выведения метаболитов различных веществ с мочой [18].
В спортивной медицине наряду с забором диагностических проб натощак используется взятие крови в различные часы суток до и после нагрузок, что требует наряду с направленностью и объемом нагрузок учета суточных колебаний изучаемых показателей. Содержание биологически активных веществ во внутренней среде организма нарастает и снижается в зависимости от времени суток, что в разной степени определяет проявление работоспособности и различных физических качеств [1-4]. Наиболее ярко выражена суточная ритмичность для результатов исследований гормонов, во многом определяющих пики уровня физических возможностей [2, 28].
Кроме суточных следует обратить внимание на наличие низкоамплитудных «внутридневных» колебаний концентрации некоторых аналитов, например глюкозы [21], гемоглобина [3], ретикулоцитов [9]. Существование биологической ритмичности в активности эритропоэза в костном мозге важно для выбора оптимального времени исследования и соответствующей терапии. Например, акрофаза гемоглобина и эритроцитов приходится на 12-00, т.е. примерно через 12 часов после акрофазы количества ретикулоцитов. Циркадный ритм в динамике количества ретикулоцитов является отражением суточной вариации в количестве сывороточного эритропоэтина, пик которого приходится на 1 час ночи [10]. Макси-
мальное накопление лактата при выполнении нагрузок в течение суток также различно, и колебания его значений могут достигать 21% [1].
Существование суточных ритмов ряда лабораторных аналитов требует проведения забора крови в одно и то же время, чтобы привести полученную информацию к одному показателю для правильной трактовки динамических наблюдений, например оценки динамики биохимических и гематологических показателей в микро- и макроциклах подготовки. Иногда необходимо принимать во внимание и сезонные колебания некоторых показателей [7].
Таким образом, учитывая существенное влияние факторов преаналитического этапа на достоверность результатов исследований в спортивной биохимии, необходима разработка комплекса мер для минимизации этих факторов. При анализе полученных результатов важно учитывать индивидуальные особенности организма спортсмена, особенности питания и фармакологического обеспечения, чтобы сделать правильный вывод о воздействии тренировочных нагрузок на организм спортсмена и на основании полученных данных внести соответствующие коррективы в тренировочный процесс.
Процедуры преаналитического этапа, такие, как особенности сбора, хранения и транспортировки биологического материала, подготовка спортсмена к анализу, пробоподготовка и т.д., должны быть стандартизированы с учетом особенностей спорта высших достижений. В фокусе повышенного интереса специалистов в области спортивной биохимии должны находиться главные проблемы и «узкие места» преаналитического этапа для показателей, обычно используемых для мониторинга тренировочного процесса, чтобы избежать ложной интерпретации данных и повысить информативность биохимических исследований.
Литература
1. Булатова М.М., Платонов В.Н. Спортсмен в различных климатогеографических и погодных условиях. -Киев: Олимпийская литература, 1996. - 176 с.
2. Дедов И.И., Дедов В.И. Биоритмы гормонов. - М.: Медицина, 1992. - 256 с.
3. Комаров Ф.И. Хронобиология и хрономедицина. -М.: Триада-Х, 2000. - 488 с.
4. Кулиненков О.С. Фармакологическая помощь спортсмену: коррекция факторов, лимитирующих спортивный результат. - М.: Советский спорт, 2006. -240 с.
5. Лукичева Т.И., Меньшиков В.В., Пименова Л.М. Биологическая вариация: единая мера точности для лабораторной аналитики и диагностики. - М.: Евролинц, 2004. - 173 с.
6. Меньшиков В.В. Лекарственная терапия и результаты лабораторных исследований // Клиническая лабораторная диагностика. - 2001. - № 1. - С. 21-36.
7. Обеспечение качества лабораторных исследований. Преаналитический этап: справочное пособие под ред. В.В. Меньшикова. - М., 1999. - 316 с.
8. Astles R., Williams C, Sedor F. Stability of plasma lactate in vitro in the presence of antiglycolytic agents // Clin. Chem. - 1994. - № 40. - P. 1327-30.
9. Banfi G, Dolci A. Preanalytical phase of sport biochemistry and haematology // Sports Med. Phys. Fitness. -2003. - № 43 (2). - P. 223.
10. Banfi G. Reticulocytes in sports medicine // Sports Med. - 2008. - № 38 (3). - P. 187-211.
11. Bishop D. Evaluation of Accusport lactate analyzer // Int. J. Sports. Med. - 2001. - № 22. - P. 525-30.
12. Bobby L, Boyanton J, Kenneth E. Blick Stability Studies of Twenty-Four Analytes in Human Plasma and Serum // Clin. Chem. - 2002. - № 48 (12) - P. 2242-2247.
13. Bonini P., Plebani M, Ceriotti F, Rubboli F. Errors in Laboratory Medicine // Clin. Chem. - 2002. - № 48 (5). -P. 691-698.
14. Fraser C.G. Biological variation: from principles to practice. - AACCPress, 2001. - 151 p.
15. Friedel E. Krapf. Stability of Clinical Chemistry Analytes in Blood Collection Devices // Clin. Chem. - 2000. -№ 46 (5). - P. 737-738.
m
16. Fuentes-Arderiu X. et al. Pre-metrological (pre-analiti-cal) variation of some Biochemical Quantities // Clin. Chem. Clin. Lab. - 1999. - № 3 (10). - P. 897-989.
17. Guder W.G., Ehret W, da Fonseca-Wollheim F., Heil W, Muller-Plathe O, Topfer G. et al. Serum, plasma or whole blood? Which anticoagulants to use? // J. Lab. Med. -1998. - № 22. - P. 297-312.
18. Guder W.G., Narayanan S. et al. Samples: from the Patient to the Laboratory. - Heidelberg, 2001. - 105 p.
19. Lippi G., Salvagno G, Montagnana M., Brocco G, Guidi G. Influence of hemolysis on routine clinical chemistry testing // Clin. Chem. Lab. Med. - 2006. - № 44. -P. 311-6.
20. McCaughan H, McRae R, Smith H. The stability of lactate concentration in preserved blood microsamples // Int. J. Sports Med. - 2000. - № 21. - P. 37-40.
21. Mejean L, Kolopp M, Drouin P. Chronobiology, nutrition and diabetes mellitus / In Y. Touitou, E. Haus, eds. Biological Rhythms in Clinical and Laboratory Medicine. Springer-Verlag, Berlin, 1992. - P. 375-385.
22. Narayanan S. Effect of anticoagulants used for blood collection on laboratory tests // Jpn. J. Clin. Pathol. -1996. - № 103. - P. 73-80.
23. Narayanan S. Preanalytical issues in hematology // J. Lab. Med. - 2003. - № 27. - Р. 243-48.
24. Panteghini M, Pagani F. Biological variation of lactate and piruvate in blood. // Clin. Chem. - 1993. - № 39. -Р. 908.
25. Reardon D., Warner B., Trowbridge E. EDTA, the traditional anticoagulant of hematology: with increased automation is it time for a review? // Med. Lab. Sci. -1991. - № 48. - Р. 72-75.
26. Szygula Z. Erythrocytic system under the influence of physical exercise and training // Sports Med. - 1990. -№ 10. - Р. 181-197.
27. Telford R, Sly G, Hahn A., Cunningham R, Bryant C, Smith J. Footstrike is the major cause of hemolysis during running // J. Appl. Physiol. - 2003. - № 94. - Р. 38-42.
28. Waterhouse J., Akerstedt T, Lennernas M, Arendt J. Chronobiology and nutrition; internal and external factors // Canad. J. Diabet Care. - 1999. - № 23. - Р. 82-88.
29. Zhang D., Elswick R., Miller W, Bailey J. Effect of serum-clot contact time on clinical chemistry laboratory results // Clin. Chem. - 1998. - № 44. - Р. 1325-33.
References
1. Bulatova M.M., Platonov V.N. Athlete in different climatic and weather environments. - Kiev: Olimpijskaya literatura, 1996. - 176 p.
2. Dedov I.I., Dedov V.I. Hormonal biorhythms. - M.: Medicina, 1992. - 256 p.
3. Komarov F.I. Chronobiology and chronomedicine. -M.: Triada-X, 2000. - 488 p.
4. Kulinenkov O.S. Pharmacologic aid for athlete: correction of performance-limiting factors. - M.: Sovetsky sport, 2006. - 240 p.
5. Lukicheva T.I., Menshikov V.V., Pimenova L.M. Biological variation: unified accuracy measure for laboratory analytics and diagnostics. - M.: Eurolinz, 2004. -173 p.
6. Menshikov V.V. Drug therapy and results of laboratory testing // Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. -2001. - № 1. - P. 21-36.
7. Quality assurance of laboratory testing: reference manual / ed. by V.V. Menshikov. - M., 1999. - 316 p.
