Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Возрастные, половые и наследственные особенности показателей реологического статуса крови и их взаимосвязей у студентов

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Возрастные, половые и наследственные особенности показателей реологического статуса крови и их взаимосвязей у студентов"

005009423

На правах рукописи

Багаутдинова Рамиля Шамиловна

ВОЗРАСТНЫЕ, ПОЛОВЫЕ И НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА КРОВИ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ У СТУДЕНТОВ

03.03.01 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 6 Е И 3 2С12

Челябинск - 2012

005009423

Работа выполнена на кафедре морфологии и физиологии человека и животных ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Шамратова Валентина Гусмановна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Шаповалов Петр Яковлевич

доктор биологических наук, профессор Хисамов Эрнст Нургалиевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет, г. Екатеринбург»

Защита состоится «17» февраля 2012 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, конференц-зал (ауд. 116).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан « 13 » января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

П.А. Байгужин

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Поддержание жидкого состояния циркулирующей крови - необходимое условие для нормального кровообращения и полноценного выполнения основных функций крови, в том числе, обеспечения тканей организма кислородом. Ключевая роль в формировании реологических свойств принадлежит наиболее многочисленным клеткам крови - эритроцитам. Своим количеством и корпускулярными характеристиками они определяют макро-, а способностью к деформации и агрегации микрореологические свойства крови (Левтов В.А.,1982; Козинец Г.И.,1997; Зинчук В.В., 1999; Муравьев A.B., 2000, Ройтман Е.В., 2003; Соловьева Т.И., 2006; Ганелина И.Е., 2011).

Реологическая активность эритроцитов может модулироваться адреналином благодаря наличию на их мембране специфических рецепторов. В зависимости от чувствительности рецепторов и энергетических ресурсов клеток адреналин оказывает на эритроциты разнонаправленное действие, способствуя как снижению, так и усилению их агрегации (Tuvia S., Moses A., et al., 1999; Муравьев A.B., 2005). Выраженность клеточного ответа на адренергический стимул адренореактивность эритроцитов (АРЭ) изменяется при действии разных факторов (Стрюк Р.И. и др, 2003) и отражает функциональное состояние симпато-адреналовой системы (Колобова Е.В. и др., 1996; Пономаренко В.А., Лапа В.В.,1997). Это позволяет использовать показатель АРЭ в качестве объективного прогностического критерия для оценки реологического статуса крови при изучении адаптационных процессов.

Эритроцитарные компоненты тесно взаимодействуют с плазменными и гемодинамическими реологическими факторами. В частности, дополнительная мембраноподобная поверхность большой площади, создаваемая циркулирующими в крови липопротеидами (ЛП) может стимулировать процесс агрегатообразования (Лопухова В.А, 1986; Викулов А.Д., 2003; Журавлева Т.Д. с соавт., 2003; Абрашкина Е.Д., 2010; Караман Ю.К., 2010). Макромолекулярный состав плазмы и величина гематокрита, главным образом, определяющие вязкость цельной крови, влияют на центральную гемодинамику, а агрегационная активность эритроцитов в сосудистом русле - на ее состояние в микроциркуляторном звене (Гущин

А.Г. и др., 2000). В свою очередь скорость кровотока в капиллярном русле изменяет агрегационную активность эритроцитов (Шмидт Р., 1996).

Формирование оптимальных реологических свойств крови имеет существенное значение как для сохранения ее суспензионной стабильности, так и обеспечения эффективной доставки кислорода тканям. Между тем гемореологические сдвиги возникают не только при патологических процессах, но вследствие адаптационных перестроек при действии на организм различных нагрузок и психо-эмоционалыюм напряжении, сопровождающихся мобилизацией системы красной крови и гемодинамики (Ройтман С.М., 1976; Горизонтов П.Д. и др., 1983; Шангин A.B., 1992; Попова Ю.А. 2005; Будук-оол Л.К. с соавт.., 2009; Крылов В.Н., 2010; 2011). К группе повышенного риска относятся студенты, которые в силу специфических условий труда и быта, систематических умственных и психоэмоциональных нагрузок испытывают напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов (Агаджанян И.А, 1998; Ширяев 0.ю.,2003). К тому же адаптация к комплексу новых требований, специфичных для высшей школы, протекает на фоне быстрого взросления и становления личности, т.е. очередного критического периода в развитии человека (Александров А.А.,1998; Гогин Е.Е., 1997). В связи с вышеизложенным актуальным представляется исследование гемореологических показателей у студентов разного возраста и пола в ходе адаптации к учебному процессу.

Реологические характеристики крови и их взаимосвязи безусловно находятся под контролем генетических факторов. Особый интерес представляет изучение генов, кодирующих компоненты ренин-ангиотензиновой системы, ключевая роль в которой принадлежит ангиогензин-конвертирующему ферменту (angiotensin I converting enzyme -АСЕ). Он участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, питании клеток сосудов и миокарда (Nazarov, I.B., 2001; Пономаренко Г.Н. с соавт., 2005; Белешсов Ю.Н., 2010; Загидуллин Н.Ш., 2010; Максимов М.Л., 2011). Учитывая это, можно предположить существование связи между полиморфизмом гена, кодирующего АСЕ, и свойствами кровотока.

Цель настоящего исследования заключается в комплексной оценке динамики эритроцитарных, плазменных, гемодинамических показателей реологического статуса крови с учетом вклада наследственного фактора

(полиморфизм гена АСЕ) и их взаимосвязей у студентов в процессе обучения.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи исследования:

1. Определить тендерную специфику макро- и микрореологических параметров крови (гематокрита, среднего объема эритроцитов, средней концентрации гемоглобина в эритроците), особенностей состава популяции эритроцитов у студентов в процессе обучения.

2. Определить адренореактивность эритроцитов, частоту встречаемости разных типов адренореактивности эритроцитов, оценить направленность и выраженность агрегационной активности эритроцитов студентов на разных этапах обучения с учетом половой принадлежности.

3. Оценить показатели гемодинамики и на основе факторного анализа установить вклад внутриклеточных и сосудистых реологических характеристик у студентов в ходе учебной деятельности.

4. Выявить возрастную динамику и половую специфику показателей липидного спектра плазмы крови и их взаимосвязей с эритроцитарными и гемодинамическими параметрами у студентов в процессе обучения.

5. Оценить вклад генетического фактора по полиморфному гепу ангиотензин-конвертирующего фермента в реологический профиль крови.

Научная новшна исследования. Впервые проведена количественная оценка адренореактивности эритроцитов у студентов. Установлены ее половые особенности при адаптации к учебной деятельности: у девушек в ходе обучения увеличивается частота встречаемости дезагрегационного типа реакции; у юношей - агрегациошюго. Описана динамика эритроцитарной популяции, выражающаяся в снижении с возрастом степени анизоцитоза и увеличении в общем пуле доли крупных клеток. Выяатена половая специфика характера взаимоотношений между внутрисосудистыми и гемодинамическими параметрами: у юношей в отличие от девушек во все периоды учебы гематокрит и цитоплазматическая вязкость реципрокно связаны с ударным или минутным объемом крови; показатели липидного спекгра плазмы влияют на реологические свойства эритроцитов (в 17-18 лет) и артериальное давление (у 21-22-летних). Показана ассоциация полиморфизма гена АСЕ (аллеля В) с повышенной агрегационной

активностью эритроцитов и с выраженным взаимовлиянием изученных реологических детерминант крови.

Теоритическая и практическая значимость. Разработанный способ количественной оценки адренореактивности эритроцитов внедрен в учебные спецкурсы по «физиологии крови» на кафедре морфологии, физиологии человека и животных биологического факультета БашГУ и может быть предложен для текущей оценки и прогнозирования (на основе учета генетического фактора по полимофизму гена АСЕ) реологического потенциала крови студентов. Результаты диссертационного исследования включены в научно-исследовательскую деятельность магистрантов и аспирантов кафедры генетики БГПУ им. М.Акмуллы. Методика использовалась для оценки стрессоустойчивости студентов, занимающихся циклическими видами спорта. Метод может быть внедрен в практику клинической и спортивной медицины.

Положения, вносимые на защиту.

1. Агрегационная устойчивость эритроцитов у студентов разного пола в ходе обучения различается: в возрастном интервале от 19-ти до 22-х лет у девушек она достоверно повышается, у юношей - снижается, сочетаясь с ростом гематокрита.

2. Связи компонентов реологического статуса крови имеют половую специфику: согласно факторным структурам у юношей отчетливей, чем у девушек проявляется взаимодействие между эритроцитарными, плазменными и гемодинамическими параметрами, характер и выраженность которого изменяется в динамике взросления.

3. Агрегационная активность эритроцитов и структура взаимосвязей показателей гемореологии различаются у обладателей полиморфных вариантов генотипа АСЕ. Лицам с генотипом АСЕ*Э/*0 свойственна более низкая агрегационная стабильность эритроцитов, чем обладателям аллеля I (АСЕ*1/*1 и АСЕ*1/*Б). Повышение агрегационной активности у лиц с АСЕ*0/*Б сочетается со снижением ударного объема кровообращения и накоплением в плазме атерогенных фракций липопротеидов.

Апробация результатов исследования: Основные положения и результаты диссертации были представлены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины» (Чита, 2008); II Международной научной

конференции «Актуальные проблемы биологии, ланотехдологаи и медицины (Ростов-на-Дону, 2008); Международной научной школе-конференции, посвященный 80-летию со дня рождения профессора Юрия Захаровича Кулагина, раздел «Молекулярная биология» (Москва, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 статей, из них - 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 132 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка цитированной литературы. Работа иллюстрирована 26 рисунками и 10 таблицам. Список литературы включает 275 источника отечественных и иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы п метода исследования. Выборку составили 627 студентов БашГУ 17-22-летнего возраста мужского (246) и женского (381) пола, признанные по результатам ежегодного медосмотра здоровыми. Первую группу составили студенты 17-18 - летнего, вторую - 19-20 летнего, третью - 21-22 летнего возраста. Генотипирование по полиморфным ДНК-локусам проведено у 129 студентов. Кровь забиралась в утреннее время с добровольного согласия испытуемых в период относительного эмоционального покоя студентов в феврале-марте месяце.

Эритроцитарные реологические параметры: гематокрит - Hct, средний объем - MCV и среднюю концентрацию гемоглобина (НЬ) в эритроците -МСНС определяли в капиллярной крови с помощью автоматического анализатора Beckman Cul ter (США). По гистограммам, выдаваемым анализатором, рассчитывали параметры распределения клеток по их объему: стандартное отклонение (Sd); коэффиценты асимметрии (As) и эксцесса (Ех).

Адренореактивность эритроцитов изучали по изменению скорости оседания эритроцитов (СОЭ) в присутствие адреналина методом, предложенным Колобовой Е.В. и др. (1998), с использованием разработанного нами способа количественной оценки результатов. По направленности отклонений СОЭ от исходного уровня выделяли 3 типа АРЭ: ареактивный; с антиагрегационным и агрегационным эффектом. Средние значения АРЭ рассчитывали по величинам отклонений СОЭ при внесении в пробу крови каждой из доз адреналина (от 10"14до10"5 г/мл) с учетом знака

(при возрастании знак «-», снижении «+»). Учитывали три степени выраженности АРЭ: слабовыраженная антиагрегациониая реакция - средние значения снижаются на 1,1 - 3,0 мм/ч по отношению к исходному значению; умеренная - 3,1-6,0 мм/ч; сильная-6,1-9,0 мм/ч. Соответственно, увеличение АРЭ при слабовыраженной агрегационной реакции происходит от 1,1 до 5,0 мм/ч; умеренной - 5,1-10,0 мм/ч; сильной - 10,1-15,0 мм/ч; при ареактивном типе отклонения от исходного уровня не превышают 1 мм/час.

Содержание липидов (общего холестерина - ОХ, триглицеридов -ТГ) и ЛП (очень низкой плотности -ЛПОНП; низкой плотности -ЛПНП; высокой плотности-ЛПВП) анализировали с помощью стандартных наборов на полуавтоматическом анализаторе ИлуЮ, рассчитывали индекс атерогенности (ИА). Определяли гемодинамические показатели: частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД), рассчитывали ударный и минутный объем крови (УОК, МОК), коэффициенты выносливости (КБ) и экономичности кровообращения (КЭК), вегетативный индекс Кердо (ВИК).

Для генетического анализа использовали ДНК, выделенную из лимфоцитов крови методом фенолыю-хлороформной экстракции. Анализ полиморфного локуса АСЕ проводили методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК на амплификаторе «Терцик» с использованием ДНК-полимеразы ТЪегтш aquaticus производства фирмы «Силекс». Разделение фрагментов ДНК проводили при помощи электрофореза в полиакриламидном геле. За проведение генетического анализа выражаем благодарность проф. кафедры генетики БГПУ нм.М.Акмуллы Горбуновой В.Ю. и сотрудникам кафедры.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Внутрисосудистые показатели реологии крови студентов в процессе адаптации к учебной деятельности. Интегральным показателем реологических свойств крови является вязкость, которая определяется главным образом эритроцитами: их общим объемом (НсО, агрегируемостью и внутриклеточной вязкостью. В табл.1, представлены некоторые гемореологические показатели студентов в период их обучения в ВУЗе.

Видно, что возрастные изменения более отчетливо проявляются у юношей. В 19-20-летнем возрасте отмечается резкий подъем уровня Нй

(достоверно по сравнению с 17-18-летними), который сохраняется у старшекурсников. Одновременно значимо (у 19-22-летних по отношению к 17-18-летними) повышается средний объем эритроцитов. Учитывая, что численность эритроцитов на протяжении всего периода обследования не претерпевает существенных колебаний, можно заключить, что отмеченный рост гематокрита у юношей обусловлен увеличением размеров клеток. У девушек отмечены аналогичные тенденции, но они выражены слабее.

Таблица 1

Внутрисосудистые и внутриклеточные параметры реологии крови студентов

Показатели Группы студентов

1 Группа 2 группа 3 группа

девушки юноши девушки юноши девушки . юноши

Эритроциты, 1012/л 4,5±0,1А 4,9±0,2 4,6±0,1А 5,12±0,1 4,6'0,1 А 5,1-0,1

Hct, % 39,3±1,1 42,7±1,0 40,3±0,бА 47,3±1,0* 41,2±0,6А 46,7±1,1*

MCV, И 85,2±2,43 85,9±2,1 90,6±1,1* 92,3±1,0* 89,6±1,13 91,5±0,8*

МСНС, г/л 34,1±0,5А 37,2±0,2 34,5±0,3 33,7±0,3* 32,6±0,2А*° 33,710,4*

Примечание: А - достоверное отличие по полу (р<0,05); * - достоверное отличие от 1-ой группы; 0 - достоверное отличие от 2-ой группы;

Обнаруженные сдвиги отражают мобилизацию кислородтранспортной функции организма студентов в новых условиях жизни. Анализ формы распределения клеток по объему показал, что оптимизация состояния красной крови достигается путем снижения степени анизоцитоза (достоверное уменьшение Sd по мере взросления) (рис.1) и перераспределения состава эритроцитарных популяций, направленного на возрастание общей дыхательной поверхности крови.

Увеличение в общем пуле доли крупных клеток (достоверное снижение As гистограмм у 19-20-летних по сравнению с 17-18-летними), сопровождаясь уменьшением средней концентрации Hb в эритроците (у 1922-летних юношей и 21-22-летних девушек по сравнению с 17-18-летними), способствует снижению внутриэритроцитарной вязкости и улучшению микрореологических параметров клеток (Муравьев A.B., 2005). Можно допустить, что таким путем в какой-то мере компенсируется негативное влияние на реологические свойства крови возрастания гематокрита.

я 35-r~z:- —i

30--ligSÄ------

»—Hü.........Г^Ш " "Г™

!i B^Mf

q_____ШЙИИ--(— [ ■ ' ■''■ 'НГОЯ-,---v "Ш^Н-

1группа 2 группа 3 группа

Ш девушки В юноши

Рис. 1. Величины стандартных отклонений гистограмм распределения эритроцитов по объему у девушек и юношей (fi)

Адренореактивность эритроцитов студентов в процессе адаптации к учебному процессу. Об агрегационных способностях эритроцитов мы судили но изменению скорости их оседания при различных концентрациях адреналина (АРЭ). Как известно, при адекватной реакции эритроцитов на адреналин мобилизуются их энергетические ресурсы (Ткачук В.А., 1986; Колобова Е.В., 1998), увеличивается отрицательный заряд поверхности (Шамратова В.Г., 2002) и уменьшается агрегируемость (Муравьев A.B., 2005). При накоплении в сосудистом русле энергетически нестабильных форм эритроцитов в присутствии адреналина, наоборот, тенденция к агрегации преобладает над дезагрегацией.

Выделение различных типов индуцированного адреналином ответа в зависимости от направленности сдвигов и количественная оценка степени их выраженности позволила нам обнаружить у студентов разных возрастных групп половую специфику динамики АРЭ (рис.2).

Так, у девушек 17-18-летнего возраста преобладают АРЭ агрегационной направленности эритроцитов, у юношей - дезагрегационной. В ходе адаптации к учебной деятельности у девушек увеличивается частота встречаемости дезагрегационного и ареактивного типа; у юношей -агрегационного и ареактивного; т.е. у девушек реологические характеристики крови стабилизируются, тогда как у юношей развиваются негативные тенденции. Примечательно, что наиболее заметное изменение типа агрегационной активности эритроцитов происходит после завершения

1-го года обучения, в результате чего половые различия в дальнейшем практически нивелируются.

1 -я группа девушек 1 -я группа юношей

2-я группа девушек

23%

22%

55%

3-я группа девушек

2-я группа юношей

20%.

.20%

60%

■г.

■я группа юношей

28%,

35%

37%

27%,

33%

40%

Рис.2. Частота встречаемости адренореактивности эритроцитов у девушек и юношей разных возрастных групп Обозначения:» -антиагрегационный ■ -ареактивный □ - агрегационный типы адренореактивности эритроцитов

При учете степени выраженности АРЭ выяснилось, что и у девушек, и у юношей наиболее резкие скачки разной направленности также отмечаются по сравнению с 17-18-летними студентами (рис.3).

А

дев юн дев юн дев

1 2 Возрастные группы: 0 1 а 2 В 3

Рис.3. Возрастная динамика АРЭ с разной степенью анти- (А) и агрегационного (Б) эффекта у девушек и юношей (%)

Обозначения: 1-слабо; 2-умеренно;3-сильновыраженная адренореактивность

Таким образом, у юношей процесс взросления сопряжен с ослаблением реологического статуса - повышение агрегационной активности эритроцитов сочетается с увеличением вязкости цельной крови; у девушек стабилизация микрореологических параметров эритроцитов протекает на фоне слабо выраженных изменений со стороны макрореологических компонентов. Возрастная динамика и половые различия реологического потенциала крови обусловлены, очевидно, гормональным фоном. Содержание половых

гормонов в крови увеличивается в течение жизни постепенно, а в юношеском периоде жизни (17-21 год юноши и 16-20 лет девушки) темпы роста ускоряются. Известно, что связь тестостерона с реологическими свойствами крови опосредуется его участием в процессах гемопоэза (Solomon., 1987; L.R., Hendler E.D., 1990). В частности, возрастание гематокрита у юношей может быть вызвано влиянием тестостерона на средний объем эритроцитов (Мельников A.A. и Викулов А.Д.,2004) и повышением выживаемости эритроцитов в сосудистом русле (Hendler E.D., 1990). В свою очередь эстрадиол положительно влияет на деформируемость эритроцитов (Tsuda К., 2001), т.е. улучшает микрореологические характеристики клеток.

Поскольку выраженные сдвиги реологических показателей крови наблюдается у студентов старше 17-18-летнего возраста, т.е. после 1-го курса, можно предположить, что они вызваны не только возрастными особенностями, но и адаптацией организма к новым социально-бытовым условиям жизни, характеру и интенсивности умственной нагрузки, усилению психоэмоционального напряжения.

Показатели гемодинамики и их взаимосвязи с внутрисосудистыми параметрами реологии. К ведущим факторам реологического статуса крови относятся наряду с эритроцитарными сосудистые компоненты, определяющие скорость кровотока. Представленные в табл.2, показатели гемодинамики, как и внутрисосудистые составляющие, демонстрируют значимые сдвиги у студентов 19-22-летнего возраста. У девушек они появляются наглядней, причем усиление деятельности системы кровообращения (достоверное повышение ЧСС и МОК у 19-20-летних по сравнению с 17-18-летними) происходит на фоне улучшения микрореологических параметров.

Достоверное снижение у юношей 19-20-летнего возраста УОК (по отношению к 17-18-летними) по времени совпадает с резким возрастанием гематокрита и снижением антиагрегационной активности эритроцитов, что позволяет говорить о негативном вкладе этих изменений в функционирование сосудистого компонента реологии. К концу учебы отмеченные тенденции сохраняются.

Таблица 2

Показатели гемодинамики в ходе процесса адаптации студентов к учебному процессу

Показатели Возрастные группы студентов

1 группа 2 группа 3 группа

девушки юноши девушки юноши девушки юноши

ЧСС, уд/мин 73,0±1,3 72,1±2,0 79,6±0,9А* 75,5±1,1 74,0±1,0* 75,7±1,2

САД, мм.рт.ст 110,5±1,1 А 11б,4±1,7 112,0=0,8 А 115,9±1,2 П1,0±0,7А 117,8±1,3

ДАД , мм.рт.ст 70,0±1,1 71,3±1,5 6б,б±0,6А* 71,1±1,1 68,0±0,8А 72,7±1,2

МОК, л/мин 45±0,1 4,6±0,1 5,7±0,4А* 4,7±0Д 4,7±0,14 4,7±0,1

УОК, мл 61,8±1,3 63,6±1,1 63,4±0,7А 60,6±1,0* 64,3±1,0 61,8±1,0

Примечание: А - достоверное отличие по полу (р<0,05); * - достоверное отличие от 1-ой группы (р<0,05); ♦ - достоверное отличие от 2-ой группы (р<0,05);

Адекватно и наглядно оценить динамику взаимоотношений между изученными гемореологическими параметрами позволяет анализ факторных структур (табл.3),

Видно, что у девушек всех возрастных групп внутрисосудистые и сосудистые - гемодинамические компоненты образуют независимые факторы. В то же время у юношей за все периоды обучения эти две составляющие реологического статуса контролируются одним фактором, подтверждая описанный выше неблагоприятный эффект гемоконцентрации на состояние объемного кровотока. Так, у 17-20-летних студентов повышение вязкости цельной крови за счет роста №с и цитоплазматической вязкости (МСНС) сопровождается напряжением в функционировании системы кровообращения (повышение ДАД, снижение УОК). На завершающем этапе обучения знаки показателей эритроцитарного и гемодинамического компонентов к фактору поменялись на противоположные. Следовательно, ослабление функции красной крови и улучшение реологической ситуации сочетается с возрастанием объема циркулирующей крови за счет учащения сердечного ритма, которое сопровождается развитием напряжения и дальнейшего утомления в деятельности миокарда.

Связи АРЭ с сосудистыми и внутрисосудистыми параметрами реологии отчетливо проявляются только у первокурсников, в период наиболее выраженных адаптационных перестроек. При этом знаки к фактору

у девушек и юношей соответствуют тенденциям, выявленным при анализе частоты встречаемости агрегационного и антиагрегацонного типов АРЭ.

Таблица 3

Факторная структура показателей гемореологии у девушек и юношей

Показатели 1 группа 2 группа 3 группа

девушки юноши девушки юн дев юноши

F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F1 F1 F2

АРЭ -0,67 - 0,73 - - - - - - -

ЧСС 0,74 - - 0,92 - - - - 0,70 -

ДАД -0,70 - 0,73 - 0,69 - 0,81 - - -0,82

УОК 0,90 - -0,97 - -0,86 - -0,87 . - - -

мок 0,98 - - - - - - - 0,67 -

кэк 0,93 - -0,86 - -0,71 - - - 0,66

вюс 0,89 - - 0,70 -0,80 - - - 0,74 -

ЭР - - 0,83 - - - 0,66 - -0,83 -

нь - -0,97 0,96 - -0,83 0,96 0,86 -0,63 -

Hct - -0,95 0,78 - - -0,80 0,90 0,79 -0,87 -

MCV - -0,63 - 0,95 - - 0,84 0,77 - -

мен - -0,86 0,69 - - -0,77 0,80 0,84 - -

мснс - -0,64 0,76 - - - - - 0,69 -

Дисперсия,% 44 25 53 26 29 24 48 32 34 24

Здесь и далее представлены наиболее емкие факторы и указаны только достоверные корреляции показателей с фактором

Показатели лшшдного спектра плазмы крови студентов и их взаимосвязи с клеточными и сосудистыми параметрами реологии.

Существенное влияние на текучесть крови оказывают помимо эритроцитарных компонентов высокомолекулярные вещества плазмы, такие как белки и ЛП. Циркулирующие в крови крупные мицеллы, прежде всего ЛПНП и ЛПОНП, способствуют изменению физико-химических свойств мембран эритроцитов, снижая их деформируемость и инициируя агрегацию (Люсов В.А., 1986; Белоусов Ю.В., 1997; Ройтман Е.В., 2003; Абрашкина Е.Д. с соавт., 2010; Караман Ю.К. с соавт., 2010). С другой стороны, возрастание доли атерогенных фракций ЛП в плазме крови может выступать в качестве потенциального фактора ухудшения кровотока за счет склеротизации стенок сосудов. Нами показано, что значимый рост доли фракции ЛПНП происходит только у юношей на старших курсах. Для

изучения вклада плазматического компонента в состояние гемореологии мы ввели в матрицы для факторного анализа значения ЛПНП и ЛПОНП (табл.4).

Таблица 4

Взаимосвязи показателей липидного спектра, гемодинамики и АРЭ у

студентов

Показатели 1 группа 2 группа 3 группа

девушки юноши девушки юноши девушки юноши

F1 F2 F1 F1 F1 F2 F1 F1

ЧСС - - - - - -0,89 - -

ДАД - 0,71 - - - - 0,85

вик - -0,80 - - - -0,75 - -0,79

ох - - 0,74 ■ - 0,72 0,90 -

лпвп - 0,85 - - -0,84 - 0,80 -0,82

тг -0,80 - 0,91 -0,79 0,95 - -0,81 0,90

ЛПОНП -0,80 - 0,91 -0,82 0,94 - -0,83 0,89

ЛПНП - - 0,92 -0,77 0,70 - 0,90 -

ИА -0,70 - 0,78 - 0,92 - - 0,93

АРЭ - - -0,77 - - - -

Дисперсия, % 39 22 40 26 48 20 40 49

У девушек эти фракции не формируют общего фактора с другими реологическими параметрами. У юношей-первокурсников нарастание в плазме концентрации наиболее крупных мицелл - ЛПНП и ЛПОНП сопровождается усилением агрегационной активности эритроцитов. На старших курсах показатели липидного спеира, а также индекс атерогенности вошли в единый фактор с ДАД. Таким образом, если изменение липидного профиля плазмы у юношей младшей возрастной группы негативно сказывается на состоянии микроциркуляции за счет влияния ЛП на свойства эритроцитарных мембран, то у старшекурсников оно отражается на состоянии центральной гемодинамики.

Влияние полиморфизма гена АСЕ на показатели реологии и их взаимосвязи. Для изучения роли наследственного фактора нами неслучайно выбран полиморфный ген АСЕ - его продукт участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, системы свертывания крови, способствует повышенному образованию окисленных ЛПНП (Campbell G.R., Champly I.H,

1981; Maeda N„ Shiga Т., 1986; Рогозкин B.A., Назаров И.Б., и др., 2000; Nazarov, I.B., 2001; Пономаренко Г.Н., Обрезан А.Г. и др., 2005).

Генотип АСЕ *!/*! Генотип АСЕ *1/*0

Генотип АСЕ

55%

18%

Рие.4. Частота встречаемости разных типов АРЭ у лиц с разными вариантами гена АСЕ

Обозначения как на рис. 2

На рис.4 представлены диаграммы распространения тинов АРЭ у лиц с разными аллелями АСЕ. У обладателей аллеля I (АСЕ*1/*1) все три типа АРЭ встречаются примерно с одинаковой частотой. У гетерозигот в основном обнаруживается ареактивный тип, многократно превышая встречаемость двух других типов. Среди обладателей генотипа АСЕ*Б/*1} половина лиц имеет ареактивный тип, а студентов с агрегационной реакцией эритроцитов достоверно больше, чем с антиагрегационной.

При анализе степени выраженности АРЭ оказалось, что лицам с генотипом АСЕ*1/*1 свойственна повышенная антиагрегационная активность (рис. 5А) и, напротив, обладатели генотипа АСЕ*Б/*В характеризуются низкой агрегационной стабильностью эритроцитов (рис.ЗБ).

Анализируя частоту встречаемости разных типов АРЭ, можно констатировать, что особенности генотипа влияют на реологические свойства эритроцитов: в ряду АСЕ*1/*1—>АСЕ*1/*В—>АСЕ*0/*В имеет место усиление агрегационных свойств эритроцитов.

А

S

8 30 т---

Типы адрено реактивности Генотипы: а ACE I/I в ACE I/'D D ACE D/D

Б

£

I Ю

(С

1 ^ 6 <1 tr

Генотипы: Е АСЕ 1/1 и ACE I/O3 ACE D/D

Рис.5. АРЭ с разной степенью анти- (А) и агрегадионного (Б) эффекта у

лиц с полиморфными вариантами гена АСЕ (%) Обозначения: 1-слабо; 2-умеренно; 3-сильиовыраженная адренореакгивность

При изучении взаимоотношений эритроцитарных и гемодинамических параметров реологического статуса крови с показателями липидного профиля у обладателей различных вариантов генотипа АСЕ с учетом возраста и пола показано (табл.5), что у лиц с аллелем I ив гомо- и герерозиготе показатели сосудистого и плазменного компонентов описываются независимыми факторами. У студентов, носителей генотипа ACE*D/*D, повышение вязкостных свойств плазмы за счет ЛПОНП и ЛПНП сочетается с усилением агрегационных способностей эритроцитов и повышением артериального давления. Таким образом, ухудшение микрореологических свойств эритроцитов, сопровождаясь возрастанием сопротивления кровотоку, в конечном счете ослабляет функциональные возможности системы кровообращения. Эти тенденции сочетаются с усилением склонности к склеротизации сосудов и, возможно, ими в определенной мере обусловлены. Полученные результаты с использованием генетического маркера подтверждают факт генетической детерминированности реологических отклонений.

i

Ii Гп*| Ь==: 1 :

-1 -2 -3

Типы адренореактивности

Таблица 5

Факторная структура показателей липидного спектра, гемодинамики и АРЭ у людей с различными

полиморфными вариантами гена АСЕ

Генотипы вариант АСЕ*1/*1 вариант АСЕ*1/*Б вариант АСЕ*С/*В

Показатели Р1 Р 2 РЗ Р 4 Р1 Р 2 РЗ Р4 Р 1 Р2 РЗ Р4

АРЭ - - -0,62 - - - -0,58 - -0,80 г - -

ДАД -0,66 - - - 0,91 - - - 0,72 0,70 - -

САД -0,81 - - - - - - - 0,68 j - - -

чсс - -0,85 - - - - - - - 0,70 - -

УО 0,70 - - - -0,93 - - - - 0,93 - -

мок - -0,76 - - -0,98 - - - - 0,94 - -

кв - -0,71 0,77 - - - - - - - 0,62 -

вик 0,73 - - - -0,91 - - - - 0,88 - -

ох - - - - - - - - - - - 0,64

лпвп - - - -0,67 - -0,71 - 0,65 - - - -

тг - - - - - - 0,60 - 0,84 - - -

ЛПОНП - - - - - - 0,62 - 0,83 - - -

ЛПНП - - - - - 0,90 - - 0,90 - - -

ИА 0,72 - - - - 0,86 - - 0,94 - - -

Возраст - - - - - 0,62 - - - - -0,81 -

Пол - - 0,84 - - - - - - - - -0,85

Дисперсия, % 33 23 18 8 30 21 14 13 36 30 14 13

20

ВЫВОДЫ

1. В период обучения студентов в вузе у юношей происходит достоверное возрастание гематокрита (у 19-20 летних на 10%, 21-22 - 9% по сравнению с 17-18-летними) за счет повышения среднего объема эритроцитов (на 7% и 6%), обусловленного снижением в общей популяции доли мелких клеток и снижением степени анизоцитоза. У девушек аналогичные изменения выражены слабее.

2. Динамика реологических детерминант эритроцитов имеет половую специфику: у девушек с возрастом увеличивается (р<0,05) частота встречаемости АРЭ антиагрегационной направленности, у юношей -агрегационной. Наиболее резкие сдвиги АРЭ (в диапазоне 23-32%) у студентов обоего пола наблюдаются у студентов старше 17-18-летнего возраста и в последующем нивелируются.

3. У юношей на протяжении всего периода обучения формируются, согласно факторным структурам, тесные взаимосвязи эритроцитарных и сосудистых компонентов реологического статуса крови, при этом возрастание гематокрита сопровождается снижением функциональных резервов гемодинамики. У девушек эти реологические составляющие во всех группах описываются независимыми факторами.

4. Возрастание содержания в плазме ЛПНП и ЛПОНП у 17-18- летних юношей взаимосвязано с повышением агрегационной активности эритроцитов, у 21-22-летних - артериального давления. У девушек влияние этих фракций ЛП на гемореологические параметры не проявляется.

5. Обладатели полиморфного локуса ACE*D/*D отличаются от лиц с полиморфным вариантом АСЕ*1/*1 большей встречаемостью и выраженностью агрегационной активности эритроцитов. Установленный факторным анализом характер связи адренореактивности эритроцитов с содержанием в плазме ЛПНП и ЛПОНП и артериальным давлением отражает низкий реологический потенциал крови у лиц с генотипом ACE*D/*D.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Тупиневич Г.С. Взаимосвязь реологических свойств крови с состоянием кровообращения у студентов, занимающихся спортивной деятельностью / Тупиневич Г.С., Багауглинова Р.Ш.. Шамратова В.Г. // Теория и практика физической культуры -2010.-№2-С.11-13.

2. Тупиневич Г.С. Роль наследственного фактора в регуляции реологических свойств крови / Тупиневич Г.С., Багаутдинова РЖ. Шамратова В.Г. // Вестник Челябинского государственного педагогического университета - 20) 1. - №8. - С. 259-266.

3. Хазипова И.Р. Взаимоотношения показателей гемостаза и реологии крови при их различном уровне / Хазипова И.Р., Багаутдинова Р.Ш., Шамратова В.Г. // Вестник Челябинского государственного педагогического университета - 2011. - №10. - С. 342-351.

Публикации в других изданиях

4. Шамратова В.Г. Бета-адренореактивность как показатель адаптационных реакций клеток красной крови / Шамратова В.Г'., Тупиневич Г.С., Багаутдинова Р.Ш. // Вестник Уральской медицинской академии пауки,- 2006. - Вып. 2(15) - №3 - С. 46-47.

5. Шамратова В.Г. Возрастные особенности психофизиологического статуса студентов и их связь с бета-адренореактивностью эритроцитов / Шамратова В.Г., Тупиневич Г.С., Багаутдинова Р.Ш. // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: Материалы I Международной научно-практической конференции -Челябинск, 2006.-С. 105-108.

6. Багаутдинова Р.Ш. Динамка реологических свойств крови по бега-адренореактивности мембран эритроцитов у студентов / Багаутдинова Р.Ш. // Вопр. практич. и теоретич. медицины. - Уфа: Изд.ГОУ ВПО «БГМУ Росздрава», 2007.-С.32-33.

7. Тупиневич Г.С. Взаимосвязи показателей липидного обмена, гемодинамики и гемореопогии у студентов в процессе обучения Тупиневич Г.С., Шамратова В.Г, Багаутдинова Р.Ш. // Пробл. вопр. физиол. и психол.: межвузов, научный сборник.Уфа:РИЦБашИФК,2008.-С.125-130.

8. Багаутдинова Р.Ш., Леконцев Е.В., Шамратова В.Г. Особенности реологических свойств крови и их связей с показателями гемодинамики у

лиц с различными вариантами генотипа ангеотензин-конвертирующего фермента / Багаутдинова Р.III., Леконцев Е.В., Шамратова В.Г. // Пробл. вопр. физиол. и психол.: межвузов, научный сборник. Уфа:РИЦ БашИФК,2008. - С.20-24.

9. Багаутдинова Р.Ш. Динамика ß-адренореактивности эритроцитов в ходе адаптации студентов к учебному процессу / Багаутдинова Р.Ш.. Миргазиева Р.А, Шамратова В.Г. //Актуальные вопр. физиол., психофизиол. и психологии: сб. науч. ст.-Уфа: РИЦ БашИФК, 2010.-С. 14-16.

10. Багаутдинова Р.Ш. Комплексная оценка функционального состояния эритроцитов периферической крови студентов при экзаменационном стрессе / Багаутдинова Р.III., Хазипова И.Р., Шамратова В.Г. //Актуальные вопр. физиол., психофизиол. и психологии: сб. науч. ст. - Уфа: РИЦ БашИФК, 2010.-С.16-19.

11. Багаутдинова Р.Ш. Динамика популяции эритроцитов по кислотной резистентности в ходе адаптации студентов к учебной деятельности / Багаутдинова Р.Ш., Миргазиева P.A., Шамратова В.Г. // Актуальные вопр. физиол., психофизиол. и психологии: сб. науч. ст. - Уфа: РИЦ БашИФК, 2010.-С. 15-17.

12. Хазипова И.Р. Оценка связи адренореактивности эритроцитов крови с особенностями состава их популяции / Хазипова И.Р., Багаутдинова Р.Ш., Шамратова В.Г. // Актуальные вопр. физиол., психофизиол. и психологии: сб. науч. ст. - Уфа: РИЦ БашИФК, 2010. - С. 75-79.

Сокращения, используемые в автореферате

АРЭ - адренореактивность эритроцитов

СОЭ - скорость оседания эритроцитов

АСЕ - ангиотензин-конвертирующий фермент

ЧСС - частота сердечных сокращений

САД - систолическое артериальное давление

ДАД - диастолическое артериальное давление

УОК - ударный объем крови

МОК - минутный объем кровообращения

ВИК - вегетативный индекс Кердо

КЭК - коэффициент экономичности кровообращения

КВ - коэффициент выносливости ИЬ - содержание гемоглобина Ш - гематокрит

МС V - средний объем эритроцита

МСНС - средняя концентрация гемоглобина в эритроците

- стандартное отклонение Аэ - коэффициент ассиметрии Ех - коэффициент экспресса ОХ - общий холестерин ТГ - триглицервды

ЛПВП - липопротеиды высокой плотности ЛПНП - липопротеиды низкой плотности ЛПОНП - липопротеиды очень низкой плотности ИА - индекс атерогенности

Подписано к печати 12.01.2012г. Формат 60x84 1/16 Объем 1,0 уч.-изд.л. Заказ № 518. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе в типографии ФГБОУ ВПО ЧГПУ 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Багаутдинова, Рамиля Шамиловна, Челябинск

61 12-3/565

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Багаутдинова Рамиля Шамиловна

ВОЗРАСТНЫЕ, ПОЛОВЫЕ И НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА КРОВИ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ У СТУДЕНТОВ

03.03.01 - физиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Шамратова В.Г.

Челябинск - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................................5-8

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Реологические свойства крови. Факторы, влияющие на реологический статус крови..............................................................................................................................................9-19

1.2. Адренореактивность эритроцитов, строение и физиология адренорецепторов......................................................................................................................................19-23

1.3. Влияние умственных нагрузок на гемодинамические и гематологические показатели студентов при адаптации к учебному

24-32

процессу...............................................................................

1.4. Влияние наследственного фактора на функциональные характеристики организма....................................................................................................................33-37

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристика групп обследуемых.......................................... 38

2.2. Методики исследований

2.2.1. Методы определения гематологических параметров и гистограмм распределения......................................................... 38

2.2.2. Определение адренореактивности эритроцитов.............................. 39-40

2.2.3. Количественное определение содержания липидов и липопротеидов в плазме........................................................... 40-42

2.2.4. Генетические методы исследования: методика выделения ДНК, амплификация и определение аллельных вариантов полиморфных участков ДНК, фракционирование ДНК в ПААГ..................................... 42-44

2.2.5. Определение показателей деятельности сердечно-сосудистой

системы............................................................................................. 44 45

2.4. Методы статистической обработки............................................ 45-48

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Внутрисосудистые показатели реологических свойств крови студентов в процессе адаптации к учебному процессу........................................................49-52

3.2. Адренореактивность эритроцитов студентов в процессе адаптации к учебному процессу........................................................................................................................................................53-60

3.3. Показатели гемодинамики и их взаимосвязи с внутрисосудистыми реологическими параметрами крови......................................................................................................60-68

3.4. Показатели липидного спектра плазмы крови в разных возрастных группах и их взаимосвязи с внутрисосудистыми и сосудистыми

реологическими параметрами крови....................................................................................................68-74

3.5 Влияние полиморфизма гена АСЕ на показатели реологии и их

74-83

взаимосвязи..................................................................................

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ...................................... 84101

ВЫВОДЫ.............................................................................................................. ш

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....................................... 103132

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АРЭ - адренореактивность эритроцитов

СОЭ - скорость оседания эритроцитов

АСЕ - ангиотензин-конвертирующий фермент

ЧСС - частота сердечных сокращений

САД - систолическое артериальное давление

ДАД - диастолическое артериальное давление

УОК - ударный объем крови

МОК - минутный объем кровообращения

ВИК - вегетативный индекс Кердо

КЭК - коэффициент экономичнс овообращения

КВ - коэффициент выносливости

НЬ - содержание гемоглобина

Н^ - гематокрит

МСУ - средний объем эритроцита

МСНС - средняя концентрация гемоглобина в эритроците

8с1 - стандартное отклонение

Аб - коэффициент ассиметрии

Ех - коэффициент экспресса

ОХ - общий холестерин

ТГ - триглицериды

ЛПВП - липопротеиды высокой плотности ЛПНП - липопротеиды низкой плотности ЛПОНП - липопротеиды очень низкой плотности ИА - индекс атерогенности

Введение

Поддержание жидкого состояния циркулирующей крови -необходимое условие для нормального кровообращения и полноценного выполнения основных функций крови, в том числе, обеспечения тканей организма кислородом. Ключевая роль в формировании реологического статуса крови принадлежит наиболее многочисленным клеткам крови -эритроцитам. Своим количеством и корпускулярными характеристиками они определяют макро -, а способностью к деформации и агрегации микрореологические свойства крови (Schmid-Schonbein Н., 1972; Ивенс И., 1982; Левтов В.А., 1982; Галенок В.А., 1987; Мчедлишвили Г.И., 1997; Козинец Г.И., 1997; Зинчук В.В., 1999; Муравьев A.B., 2000; Новицкий В.В. и др., 2001; Фирсов H.H., 2001; Ройтман Е.В., 2003; Соловьева Т.П., 2006; Ганелина И.Е., 2011).

Реологическая активность эритроцитов может модулироваться катехоламинами благодаря наличию на их мембране рецепторов к адреналину. В зависимости от чувствительности рецепторов и энергетических ресурсов клеток, адреналин оказывает на эритроциты разнонаправленное действие, способствуя как снижению, так и усилению их агрегации (Tuvia S., Moses А., et al., 1999; Муравьев A.B., 2005). Выраженность клеточного ответа на адренергический стимул адренореактивность эритроцитов (АРЭ) изменяется при действии разных факторов (Стрюк Р.И. и др, 2003) и отражает функциональное состояние симпато-адреналовой системы (Колобова Е.В. и др., 1996; Пономаренко В.А., Лапа В.В.,1997). Это позволяет использовать показатель АРЭ в качестве объективного прогностического критерия для оценки реологического статуса крови при изучении адаптационных процессов.

Агрегационная устойчивость эритроцитов в сосудистом русле, определяя вязкостные свойства крови, является непременным условием нормального кровообращения, прежде всего в его микроциркуляторном звене (Гущин A.B., 2000; Соловьева Т.И., 2006). Возрастание агрегации не

только способствует развитию нарушения суспензионной стабильности крови, но и отражается на функционировании кислородтранспортной системы организма в целом. В свою очередь, состояние гемодинамики влияет на реологическое поведение, крови: резкое замедление кровотока в микроциркуляторном русле сопровождается усилением агрегации эритроцитов и возрастанием вязкости крови (Шмидт Р., 1996).

Эритроцитарные компоненты тесно взаимодействуют с плазменными и гемодинамическими реологическими факторами. В частности, дополнительная мембраноподобная поверхность большой площади, создаваемая циркулирующими в крови липопротеидами может стимулировать процесс агрегатообразования (Лопухова В.А, 1986; Фирсов H.H., 2001; Викулов А.Д., 2003; Ройтман Е.В, 2003; Камышников B.C., 2004; Абрашкина Е.Д. с соавт., 2010; Караман Ю.К. с соавт., 2010). Макромолекулярный состав плазмы и величина гематокрита, главным образом, определяющие вязкость цельной крови, влияют на центральную гемодинамику, а агрегационная активность эритроцитов в сосудистом русле -на ее состояние в микроциркуляторном звене (Гущин А.Г. и др., 2000; Ганелина И.Е., 2011). В свою очередь скорость кровотока в микроциркуляторном русле изменяет агрегационное поведение эритроцитов (Шмидт Р., 1996).

Формирование оптимальных реологических свойств крови имеет существенное значение как для сохранения ее суспензионной стабильности, так и обеспечения эффективной доставки кислорода тканям. Между тем гемореологические сдвиги возникают не только при патологических процессах, но вследствие адаптационных перестроек при действии на организм различных нагрузок и психо-эмоциональном напряжении, сопровождающихся мобилизацией системы красной крови и гемодинамики (Ройтман С.М., 1976; Горизонтов П.Д. и др., 1983; Шангин A.B., Шостак В.И., 1992; Попова Ю.А., Никоноров A.A., 2005; Будук-оол Л.К. и др., 2009; Крылов В.Н., Дерюгина A.B., 2010; 2011). К группе повышенного риска

относятся студенты, которые в силу специфических условий труда и быта, систематических умственных и психо-эмоциональных нагрузок испытывают напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов. К тому же адаптация к комплексу новых требований, специфичных для высшей школы, протекает на фоне быстрого взросления и становления личности, т.е. очередного критического периода в развитии человека (Агаджанян И.А., 1997; 1998; Александров А.А., 1998; Гогин Е.Е., 1997). В связи с вышеизложенным актуальным представляется исследование гемореологических показателей у студентов разного возраста и пола в ходе адаптации к учебному процессу.

Реологические характеристики крови и их взаимосвязи безусловно находятся под контролем генетических факторов. Особый интерес представляет изучение генов, кодирующих компоненты ренин-ангиотензиновой системы, ключевая роль в которой принадлежит ангиотензин-конвертирующему ферменту (angiotensin I converting enzyme -АСЕ). Он участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, питании клеток сосудов и миокарда (Maeda N., 1986; Nazarov, I.B., 2001; Пономаренко Г.Н., 2005; Беленков Ю.Н. с соавт., Загидуллин Н.Ш., 2010; Максимов М.Л., 2011). Учитывая это, можно предположить существование связи между полиморфизмом гена, кодирующего АСЕ, и свойствами кровотока.

Цель настоящего исследования заключается в комплексной оценке динамики эритроцитарных, плазменных, гемодинамических показателей реологического статуса крови с учетом вклада наследственного фактора (полиморфизм гена АСЕ) и их взаимосвязей у студентов в процессе обучения.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи исследования:

- определить тендерную специфику макро- и микрореологических параметров крови (гематокрита, среднего объема эритроцитов, средней

концентрации гемоглобина в эритроците), особенностей состава популяции эритроцитов у студентов в процессе обучения.

- определить адренореактивность эритроцитов, частоту встречаемости разных типов адренореактивности эритроцитов, оценить направленность и выраженность агрегационной активности эритроцитов студентов на разных этапах обучения с учетом половой принадлежности.

- оценить показатели гемодинамики и на основе факторного анализа установить вклад внутриклеточных и сосудистых реологических характеристик у студентов в ходе учебной деятельности.

- выявить возрастную динамику и половую специфику показателей липидного спектра плазмы крови и их взаимосвязей с эритроцитарными и гемодинамическими параметрами у студентов в процессе обучения.

- оценить вклад наследственного фактора по полиморфному гену ангиотензин-конвертирующего фермента в реологический профиль крови.

Научная новизна исследования. Впервые проведена количественная оценка адренореактивности эритроцитов у студентов. Установлены ее половые особенности при адаптации к учебной деятельности: у девушек в ходе обучения увеличивается частота встречаемости дезагрегационного типа реакции; у юношей - агрегационного. Описана динамика эритроцитарной популяции, выражающаяся в снижении с возрастом степени анизоцитоза и увеличении в общем пуле доли крупных клеток. Выявлена половая специфика характера взаимоотношений между внутрисосудистыми и гемодинамическими параметрами: у юношей в отличие от девушек во все периоды учебы гематокрит и цитоплазматическая вязкость реципрокно связаны с ударным или минутным объемом крови; показатели липидного спектра плазмы влияют на реологические свойства эритроцитов (в 17-18 лет) и артериальное давление (у 21-22-летних). Показана ассоциация полиморфизма гена АСЕ (аллеля D) с повышенной агрегационной активностью эритроцитов и с выраженным взаимовлиянием изученных реологических детерминант крови.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1Л Реологические свойства крови. Факторы, влияющие на реологический статус крови

Реология крови, или гемореология изучает закономерности и особенности течения крови в процессе ее циркуляции с различными скоростями и на различных участках кровеносной системы (Козинец Г.И., Макаров В. А., 1997). Реологические свойства крови определяются различными факторами, которые условно подразделяются на клеточные, гемодинамические и плазменные (Ваньков Д.Е., 1978; Зинчук В.В., 1999).

Интегральным показателем реологических свойств крови является вязкость. При заданных условиях кровотока вязкость зависит от свойств составных элементов крови. Лейкоциты из-за их сравнительно малого числа оказывают небольшое влияние на вязкость. Тромбоциты влияют на характер кровотока путем участия в тромбообразовании. В то же время эритроциты -наиболее многочисленные форменные элементы - своим количеством, а также способностью к агрегации и деформации главным образом характеризуют вязкость крови (Галенок В.А. и др., 1982; Ганелина И.Е., 2011).

На уровне микроциркуляторного русла изменение свойств эритроцитов особенно значимы, поскольку показано, что уменьшение вязкости крови в 2 раза на уровне крупного сосуда приводит к уменьшению вязкости в капиллярной системе в 6x109 раз. Вязкость крови также влияет на центральную гемодинамику. Ее повышение приводит к снижению артериального кровотока, увеличению периферического сосудистого сопротивления, уменьшению ударного и минутного объема крови (ВоШ§ег Ь., 1979) и др. последствиям.

Реологические параметры принято делить на макрореологические и микрореологические, к первым относится: вязкость плазмы и гематокрит, ко вторым - агрегация и деформируемость эритроцитов.

Вязкость плазмы зависит от концентрации составляющих ее компонентов, прежде всего высокомолекулярных соединений: фибриногена, а2-макроглобулина, иммуноглобулинов и липопротеидов (ЛП), в основном низкой и очень низкой плотности (ЛПНП и ЛПОНП, соответственно) (Левтов В.А. и др.,1982, Шмидт - Шонбейн Г., 1982; Козинец Г.И., Макаров В.А., 1997). Причем изменения вязкости плазмы обусловлены не столько абсолютным количеством глобулярных белков, сколько их соотношением с альбуминами: альбумин/глобулин, альбумин/фибриноген (Шмидт -Шонбейн Г., 1982; Lowe G.D., 1985).

Главнейшим фактором, определяющим вязкость цельной крови, является объемная концентрация эритроцитов - гематокрит. В норме у взрослого мужчины гематокрит равен 44-46 об.%, а у женщины 41-43 об.%. Местный гематокрит - может меняться в микроциркуляторном русле в значительной степени; причем усиление кровотока сопровождается обычным повышением местного гематокрита, а ослабление - его значительным снижением (Мчедлишвили Г.И., Варазашвили М.И., 1997). Особенно важно, что при увеличении местного гематокрита легче возникает внутрисосудистая агрегация эритроцитов, являющаяся важнейшим фактором, нарушающим реологические свойства крови в микрососудах (Мчедлишвили Г.И., 1996).

В физиологических условиях эритроциты способны значительно деформироваться, не меняя объема и площади поверхности, что имеет чрезвычайное значение для поддержания оптимальной диффузии газов (Ивенс И., Склейлак Р., 1982; Волосников Д.К., 2010). При повышении деформируемости эритроцитов перенос кислорода в ткани увеличивается, при снижении — уменьшается. Снижение деформируемости эритроцитов на 10% приводит к серьезным нарушениям тканевой оксигенации (Betticher D.C. et al., 1995; Костяев A.A. с соавт, 2009).

Основными параметрами, определяющими деформируемость эритроцита, являются помимо отношения площади мембраны к объему

клетки, вязкость внутриклеточного содержимого (цитоплазматическая вязкость) и механические (вязкоэластичные) свойства клеточной мембраны (Bellary S.S. et al., 1995). Площадь поверхности эритроцита на 30—40% превышает площадь поверхности сферы такого же объема и составляет 120— 155 мкм . Благодаря избыточной площади поверхности эритроциты способны проходить через узкие капилляры диаметром около 3 мкм и щели в селезенке шириной 0,2—0,5 мкм (Лисовская И.Л., 2004). Нарушение деформируемости эритроцитов может быть вызвано и изменением биофизических свойств их мембран (Климов А.Н., 1980; Баскова И.П.,1989; Китаева Н.Д., 1991; Крылов В.Н. с соавт., 2010,2011).

Цитоплазматическая вязкость эритроцита зависит от вида и концентрации гемоглобина, которая в среднем составляет 330 г/л. При повышении концентрации гемоглобина (до 370 г/л и более) цитоплазматическая вязкость растет экспоненциально, что сопровождается существенным снижением деформируемости эритроцитов (Лисовская И.Л., 2004; Волосников Д.К., 2010).

В условиях эритроцитоза деформируемоть эритроцитов не претерпевает существенных изменений (Морозова В.Т., Луговская С.А., 2007; Муравьев A.B., 2000). Деформируемость снижается по мере "старения" эритроцитов, что является результатом химических и механических стрессов, которым клетки подвергаются в кровотоке в течение своей жизни — около 120 суток. За это время эритроциты совершают более 200 000 циклов, каждый из них включает пребывание в крупных сосудах и в капиллярах микроциркуляции, диаметр которых меньше диаметра эритроцита. Естественное ста