CC BY
111
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
«НАУКА- ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ». №2,2015
удк 577.352 Бондарь Т. П. [Bondar' Т. Р.]
Петровский С. A. [Petrovsky S.A.]
ВЗАИМОСВЯЗЬ ВЯЗКОСТИ КРОВИ И БИОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕМБРАНЫ ЭРИТРОЦИТОВ У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА
The relationship of blood viscosity and biophysical properties of the membrane of red blood cells in patients with type 2 diabetes
Проблема сахарного диабета и его осложнений в настоящее время является весьма актуальной. Изучение такого вопроса, как механизм развития сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом все чаще становится объектом научных исследований. Для людей болеющих сахарным диабетом реологические свойства крови являются жизненно важным показателем, так как в результате длительной гипергликемии в организме происходят значительные изменения, напрямую касающиеся реологических свойств крови. Конечным результатом биофизических и гемореологических изменений крови, происходящих в организме, является повышение вязкости крови, что приводит к снижению скорости кровотока, в условиях повышенной концентрации глюкозы в крови происходят необратимые изменения, затрагивающие биофизические свойства эритроцита, ухудшающие реологические свойства крови и как следствие дает начало развитию застойных явлений, повреждению стенок эндотелия сосудов и развитию сосудистых заболеваний: инсульт, инфаркт, микро и макро ангиопатии.
Ключевые слова: Сахарный диабет, антипатии, деформабельность эритроцитов, агрегация эритроцитов, вязкость крови, гликированный гемоглобин.
The problem of diabetes and its complications is currently very important. The study of this question, as a mechanism for the development of vascular complications in patients with diabetes is increasingly becoming the subject of scientific research. For people suffering from diabetes blood rheology are a vital indicator, as a result of prolonged hyperglycemia in the body is undergoing significant changes directly related to the rheological properties of blood. The end result of biophysical and hemorheological changes of blood in the body is to increase blood viscosity, which reduces flow velocity under conditions of elevated blood glucose concentrations irreversible changes that affect the biophysical properties of the erythrocyte, worsening the rheological characteristics of blood and as a result gives rise to the development of stagnation phenomena, damage to the walls of the vascular endothelium and the development of vascular diseases: stroke, heart attack, micro and macro angiopathy.
Keywords: Diabetes mellitus, angiopathy, deformation red blood cells, red blood cell aggregation, blood viscosity, glycated hemoglobin.
Проблема сахарного диабета и его осложнений в настоящее время является весьма актуальной, потому как с каждым днем число заболевших, возрастает в геометрической прогрессии, что влечет за собой снижение качества и продолжительности жизни человека.
Изучение такого вопроса, как механизм развития сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом, все чаще становится объектом научных исследований, так как эта проблема действительно заслуживает пристального внимания, потому что сосудистые осложнения являются причиной ранней инвалидизации и летальности больных сахарным диабетом.
Для людей, болеющих сахарным диабетом, реологические свойства крови являются жизненно важным показателем, так как в результате длительной гипергликемии в организме происходят значительные изменения, напрямую касающиеся реологических свойств крови. Вязкость крови зависит от множества факторов, но к наиболее определяющим нормальную вязкость крови можно отнести: биохимические показатели крови, в том числе биофизические свойства красных клеток крови (агрегация и дефор-мабельность эритроцитов), белковый состав плазмы крови. Гипергликемия является пусковым моментом в развитии реологических нарушений крови [1].
Уменьшение объема плазмы крови и увеличение массы эритроцита приводит к повышению уровня гематокрита с последующим увеличением общей вязкости крови. Причиной повышенного уровня гематокрита могут быть заболевания различной этиологии, например гипергликемия, заболевания сердца и так далее [1].
Наличие белка в плазме крови влияет на ее вязкость и, следовательно, является важным фактором определяющим реологию крови. Фибриноген является белком воспалительной реакции протекающей в организме, повышенная концентрация фибриногена значительно повышает вязкость крови и участвует в агрегации эритроцитов [2].
Эритроциты под воздействием глюкозы и белков плазмы крови образуют агрегаты. Это происходит из-за образования в мембране эритроцита гликированного гемоглобина, который непосредственно принимает участие в образовании монетных столбиков, за счет нарушенной функциональности ионных каналов мембраны эритроцита происходит потеря ионов калия и кальция, в результате чего меняется заряд мембраны, что в свою очередь также приводит к агрегатообразованию [4].
В условиях повышенной концентрации глюкозы в крови происходят необратимые изменения, затрагивающие биофизические свойства эритроцита. Под воздействием глюкозы заметно снижаются эластические свойства эритроцита, что не позволяет проникать ему в мельчайшие со-
суды организма, вследствие чего происходит нарушение питания тканей, развивается гипоксия. Это является отправной точкой в развитии различных тяжелых патологических процессов, таких как ишемия, инфаркт, инсульт, диабетическая ангиопатия [3].
Конечным результатом процессов, происходящих в крови, которые были описаны выше, является повышение вязкости крови, что приводит к снижению скорости кровотока, ухудшению реологических свойств крови и как следствие застойные явления, повреждение стенок эндотелия сосудов и развитие сосудистых заболеваний: инсульт, инфаркт, микро и макро ангиопатии [3].
Целью исследования явилось изучение зависимости вязкости крови от изменения агрегации и деформации эритроцитов у больных сахарным диабетом.
Для выполнения поставленной задачи было обследовано 123 человека, находящихся на стационарном лечении в эндокринологическом отделении МУЗ Городская клиническая больница № 3 г. Ставрополя. Из них 67 больных сахарным диабетом 2 типа без сосудистых осложнений ( 1 группа) и 56 человека больных сахарным диабетом 2 типа с сосудистыми осложнениями (2 группа) и 95 добровольно согласившихся на обследование здоровых людей.
В работе использовали унифицированные методы определения концентрации глюкозы, фибриногена и плотности плазмы крови; исследования проводили в день госпитализации.
Для оценки биофизических свойств мембраны эритроцитов изучали деформабельность на автоматическом дифрактометре Rheodyn-SSD, (Myrenne GmbH, Германия). Степень агрегации эритроцитов определяли с помощью автоматического агрегометра эритроцитов типа MAI (Myrenne, Германия), разработанного на основе метода H. Schmid-Schonbein.
Статистическую обработку данных проводили с привлечением методов параметрического анализа с использованием пакета Microsoft Excel. Определяли основные статистические характеристики: среднее (X), ошибку среднего (m) и стандартное отклонение (б). Достоверность различия средних определяли по критерию Стьюдента (t) для коэффициентов вариации, уровень значимости (р) выбран менее 0,05. Для изучения зависимости вязкости крови и биофизических показателей крови у больных сахарным диабетом и оценки степени взаимосвязи признаков проводился корреляционный анализ с вычислением парных коэффициентов корреля-
Табл.1. ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ В УСЛОВИЯХ ГИПЕРГЛИКЕМИИ (X ± m; р < 0,005)
Показатель, СД 2 СДсСО Здоровые
единицы измерения п=67 п=56 п=95
нет, % 40,07 ± 0,54* 48,19 ±0,25** 40,05 ±0,23
р 1,19 ±0,04* 1,30 ±0,25** 0,83 ± 0,03
Фибриноген, г/л. 5,83 ± 0,14* 6,94 ±0,19" 3,38 ±0,03***
Примечание. Достоверность различия: * между больными сахарным диабетом
и больными сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями, ** между больными сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями и здоровыми людьми, *** между больными с сахарным диабетом и здоровыми людьми
ции Пирсона. Взаимосвязь между параметрами считалась высокой линейной, если коэффициент корреляции (г) лежал в диапазоне корреляции 0,7 и выше, заметной - 0,7-0,5, умеренной 0,5-0,31 и при г менее 0,3 считалось, что линейную зависимость между параметрами найти не удалось.
Для выполнения поставленной цели был проведен сравнительный анализ данных, влияющих на реологические характеристики крови. У всех больных уровень глюкозы на момент поступления отмечался выше 6,5 ммоль/л, при этом достоверных различий в группах, выделенных в зависимости от наличия сосудистых осложнений, не отмечалось; так у больных сахарным диабетом без сосудистых осложнений концентрация глюкозы составила 6,8 ±0,15 ммоль/л, а у больных сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями 7,03 ±0,18 ммоль/л. В приведенной ниже таблице 1 представлены данные изучения гематокрита, уровня фибриногена и плотности плазмы крови.
Из таблицы 1 видно, что у больных СД и больных СД с СО достоверное изменение всех исследуемых показателей по сравнению с контрольной группой обследованных. Это свидетельствует о том, что у больных сахарным диабетом и больных с сосудистыми осложнениями происходит изменение биохимических показателей плазмы крови, которые приводят к значительному повышению плотности плазмы крови влекущее за собой развитие нарушения реологических свойств крови.
Табл. 2. ИЗМЕНЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭРИТРОЦИТОВ КРОВИ У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ГИПЕРГЛИКЕМИИ (X ± m; р < 0,005)
Показатель, единицы СД2 СД с СО Здоровые
измерения п = 67 п = 56 п = 95
Агрегация
т-5 6,09 ± 0,20* 7,95 ± 0,42** 4,76 ±0,17***
т-10 16,21 ±0,47* 19,38 ±1,2** 12,84 ±0,38***
тг5 5,15 ±0,20* 12,50 ±1,0** 4,48 ± 0,01
т-10 16,56 ±0,46* 26,46 ± 1,8** 14,87 ± 0,24***
Деформабельность
0,3 (Ра) 3,4 ± 0,22* 8,55 ±1,73** 2,11 ±0,23
0,6 (Ра) 4,35 ± 0,25* 5,91 ±0,19** 3,94 ± 0,26
1,2 (Ра) 12,16 ±0,36 12,83 ±0,40** 6,57 ± 0,74***
3,0 (Ра) 24,30 ± 0,44 25,61 ± 0,38** 25,58 ± 0,33
6,0 (Ра) 32,01 ± 0,46 33,41 ± 0,37** 24,60 ± 1,06***
Примечание. Достоверность различия:
* между больными сахарным диабетом и больными сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями,
** между больными сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями и здоровыми людьми,
*** между больными с сахарным диабетом и здоровыми людьми.
В результате оценки биофизических свойств эритроцитов, деформабельность и агрегация, были получены следующие результаты, представленные в таблице 2.
В результате оценки данных, полученных в ходе исследования, можно сказать о том, что у больных СД и больных СД с СО заметно сни-
жены показатели деформабельность и агрегация, это свидетельствует о том, что изменение биохимических показателей крови и воздействие на эритроциты повышенной концентрации глюкозы приводит к развитию биофизических нарушений мембраны эритроцита, к которым можно отнести снижение эластичности мембраны эритроцита и значительно повышает способность эритроцитов образовывать агрегаты, за счет глики-рования белков мембраны эритроцита. В связи с чем, эритроциты теряют свои функциональные особенности, что ведет к развитию реологических нарушений крови.
Проведя корреляционный анализ изучения зависимости вязкости крови и биофизических показателей крови у больных сахарным диабетом без сосудистых осложнений, нам не удалось установить прямой пропорциональной зависимости между плотностью плазмы крови, агрегацией и деформацией эритроцитов. Это объясняется тем, что у больных сахарным диабетом без сосудистых осложнений не наблюдается острых реологических нарушений, которые могли бы привести к сосудистой патологиям.
Анализируя взаимосвязь плотности плазмы, степенью агрегации (г=0,4847, р < 0,001); деформабельности (г = 0,3910, р < 0,001). В результате нарушения деформабельности мембраны эритроцита и агрегационной способности красных клеток крови приводит к увеличению плотности плазмы крови, что влечет за собой повышение вязкости крови и как следствие снижение скорости течения крови. Все эти факторы приводят к развитию реологических нарушений крови и ангиопатий различного генеза.
Подводя итого исследования видно, что вязкость крови напрямую зависит от таких показателей, как плотность плазмы, степень агрегации и деформабельность эритроцитов. Поэтому изменения, касающиеся этих показателей, являются основополагающими в развитии нарушений вязкости крови, что приводит к появлению необратимых сосудистых патологий сахарного диабета.
Таким образом, придавая огромное значение в изучении морфофун-кциональных изменений эритроцитов и их ориентации в кровеносном русле, ученые могут сделать большой вклад в доказательство гипотезы о важности реологических свойств крови в развитии окклюзии сосудов патологическими тромбо- и эритроцитарными агрегатами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бондарь Т.П. Изменение показателей гемопоэза у больных сахарным диабетом 2-го типа в зависимости от наличия сосудистых осложнений / Анфиногенова О.И., Бондарь М.В., Солдатов А.А. // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. Т. 6. №4. С. 783-786.
2. Бондарь Т.П. Исследование гемореологических показателей при осложненном сахарном диабете / Т.П. Бондарь, Е.В. Печенкин, С.А. Петровский // Клиническая лабораторная диагностика. 2013. №9. С. 89.
3. Муравьёв А. В. Деформация эритроцитов: роль в микроциркуляции/ В. Л. Комлев, П. В., Михайлов, А. А., Ахапкина, А. А., Муравьёв, А.В. //Ярославский педагогический вестник. 2013. №2. Т. Ill (Естественные науки).
4. Christy RM, Baskurt OK, Gass GC, et al. et al. Erythrocyte aggregation arid neutrophil function in an aging population. Gerontology. 2010. 56: 175-180.
ОБ АВТОРАХ Бондарь Татьяна Петровна, доктор медицинских наук, профессор, директор Института живых систем, зав. кафедрой медицинской биохимии, клинической лабораторной диагностики и фармации Северо-Кавказского федерального университета. Телефон 8 (8652) 35-39-61. E-mail: tatiana_bond_st@mail.ru. Bondar Tatiana Petrovna, MD, professor, director of the Institute of living systems manager, Head of the Department of Medical Biochemistry, Clinical Laboratory Diagnostics and Pharmacy of the North Caucasus Federal University.
Phone: 8 (8652) 35-39-61. E-mail: tatiana_bond_st@mail.ru.
Петровский Сергей Андреевич, аспирант 2 года обучения специальности физиология Северо-Кавказского федерального университета.
Телефон: 8 (8652) 35-50-68. E-mail petrovskiy.sa@gmail.com, Petrovskiy Sergey Andreyevich, graduate student 2-year specialty training physiology of the North Caucasus Federal University. Phone: 8 (8652) 35-50-68. E-mail petrovskiy.sa@gmail.com.
