Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование кислородтранспортной функции крови при разных формах гипоксии (железодефицитная анемия, метгемоглобинемия и вторичные аритроцитозы, обусловленные легочной патологией)

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Формирование кислородтранспортной функции крови при разных формах гипоксии (железодефицитная анемия, метгемоглобинемия и вторичные аритроцитозы, обусловленные легочной патологией)"

• Ъ £

ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ 1ЩГГР

На правах рукописи

КАРПОВА Ирине Владимировив

ФОРМИРОВАНИЕ КИСЛОРОДТРАНСПОРТНОЙ ФУНКЦИИ КРОВИ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ ГИПОКСИИ (железодефсцитная анемия, метгемоглобинемия и вторичные аритроцитозы, обусловленные легочной патологией)

03.00 04 - биохимчя

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Гематологическом Научном Центре.

Научные руководители:

кандидат химических наук, старший научный сотрудник М.Г.Дмитриева

доктор медицинских наук, заслуженный деятель науки РОФСР, профессор Ю.Н.Токарев

Официальные оппонентш доктор биологических наук, профессор И.И.Дементьева, доктор медицинских наук, член-корр. Академии Космонавтики, профессор Б.А.Коваленко

Ведущая организация:

НИИ Пульмонологии МЗ Российской Федерации

Защита диссертации состоится щ//п ¿¿/¿¿¿¿'Я 1992 г. в часов на заседании специализированного Совета

Д 074.06.02 в Гематологическом Научном Центре. /125167 Москва, Новозыковский проезд,4-а/

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Гематологического Научного Центра.

Автореферат разослан * ■/"» Л/6 У 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат биологических наук

В.Д.Реук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интерес к проблеме адаптации организма к гипоксии обусловлен быстрым расширением сферы деятельности человека в среде с измененным газовым составом, а также широким распространением заболеваний, в патогенезе которых гипоксия играет значительную роль. Стремление организма сохранить нормальное обеспечение тканей кислородом, несмотря на снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе или на возникшие повреждают в самой системе транспорта кислорода, часто реализуется в виде изменения сродства гемоглобина к кислороду и (или) увеличения концентрации гемоглобина (нъ) в периферической крови. Повышение способности оксигемоглобина отдавать кислород в ткани обусловлено изменениями в концентрациях компонентов вритроцитарной среды (г.З-ДФГ.Н4.^ и др.), регулирующих сродство нъ к кислороду. Увеличение количества эритроцитов (гемоглобина) в крови связано с усилением' продукции аритропоэтина, повышающим активность эритропоэза в ответ на недостаточное поступление кислорода в ткани.

Активность адаптационных механизмов определяется, главным образом, фактором, вызвавшим гипоксию, длительностью его действия, состоянием организма и условиями среда (Колчинская А.З., 1991). В каждом конкретном случае степень сохранности нормального обеспечения тканей кислородом зависит от того, насколько механизмы адаптации смогут скорректировать неблагоприятные факторы4 снижающие киолородтранспортную активность крови. По-втому изучение характерных особенностей кислородтранспортной функции крови, выявление патологических и компенсаторных сдвигов в ее параметрах и на основании этого оценка активности

адаптационных механизмов с участием НЬ при разных заболеваниях является актуальным и имеет практическое значение. Комплексные исследования кислородтранспортной функции крови при анемиях, гемоглобинопатиях и легочных заболеваниях позволяют более полно раскрыть особенности формирования адаптационных механизмов с участием нъ при разных гипоксических факторах. В связи с этим особу» значимость приобретает разработка программы, позволяющей быстро.по многим параметрам охарактеризовать кривые диссоциации окси-нь цельной крови в норме и при патологии.

Цель исследования. Целью настоящей работы явилось изучение состояния кислородтранспортной функции крови при заболеваниях, сопровождаемых нарушениями в системе транспорта кислорода: железодефицитной анемии; наследственной ферменто-пенической метгемоглобинемии; вторичных аритроцитозах, обусловленных легочной патологией.

Задачи исследования.

- Разработать программу расчета и анализа кривых диссоциации окси-нь крови человека в условиях истинной и стандартной вну-триэритроцитарной концентрации 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ).

- Провести комплексное изучение кривых диссоциации окси-нъ цельной крови, общей концентрации нъ, гемвтокрита (Ш) и показателей кислотно-основного равновесия (КОР) в крови, степени насыщения НЪ в артериальной и венозной крови, концентраций 2,3-ДФГ и креатина в эритроцитах в норме и при следующих нарушениях в системе транспорта кислорода:

а) снижение общей концентрации гемоглобина в крови (желе-зодефицитная анемия);

О) снижение общей концентрации гемоглобина в крови в сочетании с повышенным потреблением кислорода организмом (желе-аодефицитная анемия беременных);

в) нарушение функциональных свойств молекулы гемоглобина (наследственная ферментопеническая метгемоглобинемия);

г) снижение насыщения гемоглобина кислородом в артериальной крови (легочные заболевания).

- Выявить характерные адаптационные изменения в параметрах киолородтранспортной функции крови при исследованных патологиях и оценить их роль в компенсации нарушений, вызывающих гипоксию.

Новизна исследования.

Разработана программа расчета и анализа кривых диссоциации окси-нь крови человеке, которая позволяет быстро оценить состояние киолородтранспортной функции крови и выявить возможные причины ее изменения, использование программы в комплексном обследовании больных позволяет выявить характерные особенности формирования киолородтранспортной функции крови при разных формах гипоксии.

Установлено, что при железодефщитной анемии (ВДА) средней тяжести способность нъ отдавать кислород в ткани увеличена ва счет повышения концентрации г ,з-ДФГ в эритроцитах. Этот вид адаптации к гипоксии только частично компенсирует дефицит нъ в крови. В тех случаях, когда ОД развивается при беременности, грвышенив г, з-ДФГ нв приводит к реализации адаптационного механизма о участием НЪ, поскольку в условиях дыхательного алкалоза вффекты на сродство нъ к кислороду г,з-ДФГ, с одной стороны, я Н*,СОлш о другой, разнонаправлены.

Выявлено, что при наследственной ферментопенической метге-моглобиномии, несмотря на присутствие в крови частично окисленных производных НЬ, сродство суммарного гемоглобина к кислороду в цельной крови сохраняется близким к норме.

При артериальной гипоксемии, вызванной хроническими легочными заболеваниями, концентрация внутривритроцитарного г,з-ДФГ и сродство НЬ к кислороду в условиях дыхательного ацидоза сохраняются чаще всего в пределах нормы. Теоретическое и практическое значение.

Результаты исследования расширяют представления об адаптационных возможностях организма при разных гипоксических состояниях. Знание характерных особенностей кислородтран-еггортной функции крови позволяет лучше понять патогенез заболевания и выработать обоснованную тактику лечения.

Разработанная программа "ОХУНВД" значительно облегчает и сокращает на порядок время расчета и анализа стандартизованных кривых диссоциации окси-нь для каждого обследуемого больного. Она позволяет дифференцированно подойти к выявлению причин, вызывающих изменения в сродстве гемоглобина к кислороду, и может быть использована квк в диагностике, так и при разработке аффективных методов тершим и испытания новых лекарственных средств, направленных на предотвращение гипоксии. Программа широко используется при исследовании больных в лаборатории молекулярной диагностики гематологических заболеваний ВГНЦ. Она включена в Отраслевой Фонд Алгоритмов в программ, а также зарегистрирована в Центральном Информационном Фонде ГосФАП (и гос.рег.50870000353).

Не МфТ7 выносятся:

- Программе расчета ■ анализа кривых диссоциации окси-гемоглобина крова человека, стандартизованных по двум (Н4, РС02) и трем <К*,РС02,2.э-Д«Г) аллостерическиы лигандам.

- Результаты экспериментальных исследований формирования кислородтранспортной функции крови, демонстрирующие различия в развитии компенсаторных механизмов при железодефицитной анемии, наследственной ферментопвнической метгемоглобинемии и вторичных аритроцитозах, обусловленных хроническими легочными заболеваниями.

Апробация работы состоялась 26 марта 1992 г. на заседании проблемной комиссии 'Патология красной крови" Всесоюзного Гематологического Научного Центра РАМН. Материалы диссертации доложены на Всесоюзных конференциях в г.Гродно (1987, 1989 г.г.), г.Нальчик (1988 г.).

По основным положениям диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения собственных експерименталь-ных исследования, заключения, выводов и библиографического указателя. Количество страниц , рисунков и , таблиц . Библиогре<Хичвский указатель включает 212 источника.

Разработка программы охкни* осуществлялась совместно с научным сотрудником Научно-исследовательского Вычислительного Центра МГУ им. М.В.Ломоносова Л.И.Эрлихом. Определение концентрации креатина в эритроцитах больных проведено совместно о млГнауч.сотрудником Института Химической Физики РАН Л.О.Газенко.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы в метода исследования. В работе обследовано 75 че- ■ ловек, которые составили четыре группы больных: 1 - больные хронической железодефицитной анемией; г - беременные женщины о железодефицитной анемией; э - больные наследственной фер-ментопенической метгемоглобивемяей; 4 - больные о легочной патологией; и две контрольные группы: здоровые некурящие женщины (12 человек) и здоровые женщины о фвзиологически протекающей беременностью (ю человек).

В первую группу больных вошли ю женщин о хронической ВДА, наблюдавшихся в вольнице N81 в отделении геморрагических синдромов и интенсивной терапия. Из них у девяти анемкя носила постгеморрагический характер в была обусловлена мено- в метроррагиями, развившимися из-за дисфункции яичников или фибромиомы матки. У одной больной анемия развилась на фоне рака восходящего отдела толстого кишечника II-III стадии.

Втору» труппу составили беременные женщины (всего 21), у которых во второй половине беременности развилась ВДА. Они яаблщвлись в женской консультации кгэ Фрунзенского района.

Группу больных с наследственной ферментопеничесхой метге-моглобинемией составили 14 человек« наблюдавшихся в 3-м гематологическом отделении ЦНИИГПК. Из них 11 больных были якутами по национальности из эндемического очага метгейоглобине-мии в Якутии, 2 - армянской национальности и 1 русский.

В четвертув группу вошли 8 больных с легочной патологией (хронические обструктивные бронхиты; нарушения капиллярного кровообращения в легких; болезнь Пиквика). Больные наблюдались в поликлинике ВГНЦ и в Боткинской больнице.

Объектом исследования была венозная и артериализованная капиллярная кровь. Исследования кислородтранспортной функции крови во всех перечисленных группах проводилось до проведения курса лечения по разработанной схеме. В схему исследования входило:

- определение кривых диссоциации оксигемоглобина (КДО) в пробах крови на приборе D0A-1 фирмы "Radiometer" (Дания) по методу (Duvellroy If. et al.,1974);

- определение концентрации 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах ферментативным методом с помощью набора реактивов фирмы "Sigma". США;

- определение параметров КОР венозной крови, проводимое на приборе АМЕ-1 "Radiometer" (Дания) эквилибрационным методом Aetrup (Siggard-Andereen D.,1974);

- определение степени насыщения гемоглобина кислородом в ар-териализованной капиллярной (sfl) и венозной (SB) крови и концентрации НЬ, проводимые на приборе OS11-2 "Radiometer";

- определение концентрации внутриаритроцитарного креатина по методу (Griffiths I». ,1968) в модификации (stark Н.,1979) У больных о ЖЦА и с легочной патологией;

- определение венозного гематокрита на гематокритной центрифуге фирмы "Radiometer".

Все результаты исследований били обработаны методами математической статистики о применением критерия Стыодента.

Собственные результаты исследование. Разработке программ расчета и анализа кривых диссоциации оксигеиоглобнна крови человека, стандартизованных по двум и трек аллостеркческиы лиге ид вы.

Важную информацию о состоянии кислородтранспортной функции (КТФ) крови при различных заболеваниях получают при определении КДО крови. Однако обработка кривой и расчет основных параметров представляют сложный и трудоемкий процесс. Поэтому, в соответствии с задачами работы, была разработана программа расчета и анализа кривых диссоциации окси-нъ крови, позволя-хадвя значительно сократить время, затрачиваемое на обработку вкспврименталыюй КДО, и получить максимальную информацию о кислородтранспортной функции крови. Алгоритм программы, названной "ОКУНЕМ", включает в себя расчет из экспериментальной КДО двух стандартизованных КДО. Первая стандартизованная кривая рассчитывается путем приведения всех точек экспериментальной КДО к стандартным условиям: 2,3-ДФГ- 5 ммоль/л эр.массы; рН-7,4;РС02-40 мм рт.ст.. При такой стандартизации можно выявить изменения в сродстве нъ к кислороду, связанные либо с нарушениями функциональных свойств нъ (например, при наличии аномального гемоглобина в крови), либо с появлением патологического фактора, влияющего на сродство НЪ к кислороду. В отсутствие подобных нарушений, КДО, стандартизованная по трем лигандам, практически совпадает с усредненной кривой здорового человека, координаты которой включены в программу из работы (А^игвоп О.ег а1.,1974). Вторая стандартизованная КДО рассчитывается путем приведения всех точек экспериментальной кривой к условиям рН-7,4 и РС0г-40 мм рт.ст., а концентрация

2,3-ДФГ при этом соответствует истинной, обнаруженной в эритроцитах больного. Сравнительный анализ двух стандартизованных КДО позволяет выявить и оценить роль 2,3-ДФГ в компенсаторных изменениях сродства НЪ к кислороду. Для расчета стандартных КДО в программу включены таблицы коэффициентов взаимосвязанного влияния лигандов 2,3-ДФГ, К*,С02 на насыщение гемоглобина кислородом (А1Чигвоп О. в! а!.,1974). л

■ *_■ ■ » ■_■_* ■_I_}

10 Ю »с 50 (О »С 60 «о юо Р02 мм рт.ст.

Рис.1. Пример стандартизованных КДО крови больной ИЩА (нъ«71г/л; 2,3-ДФГ=6,7 ммоль/л эр.массы).

1 кривая - КДО, стандартизованная по 3-м лигандам, К,=28,3

2 кривая - КДО, стандартизованная по 2-м лигандам, 1£=31,6 пунктирная кривая - усредненная КДО крови здорового человека, Р50»27,4 ММ рт.ст. (Агшгвоп О. ег а1.,1974)

Программа помимо расчета производит построение стандартизованных КДО в координатах Б - Р02 и графиков Хилла этих кривых в логарифмических координатах: ^ -^гд— Р02-На рис.1 в качестве примера приведены стандартизованные кривые крови больной с железодефицитной анемией.

№ стандартизованных кривых диссоциации окси-нъ и графиков Хилла программа вычисляет следующие параметры: - кислородную емкость гемоглобина (КЕ) - максимальное количест-

во кислорода, которое может связать 1 г гемоглобина;

- Р50ст. и Р50 - парциальные давления кислорода, при которых НЪ насыщен на 50S при рН=7,4 и РС02=40 мм рт.ст. соответ-отвеино в условиях стандартной (2.3-ДФГ-5 ммоль/л вр.массы) и иотшшой концентрации 2,3-дифосфоглицерата.

- ковффициент Хилла "п", равный тангенсу угла наклона графика Хилла КДО;

- (85-35)" изменение степени насыщения нъ кислородом при перепаде Р02 от 85 до 35 мм рт.ст. в условиях рН«7,4 и РС02» 40 мм рт.ст. (см. рис.1).т.е.артериовенозную разность по насыщению;

- д02(Q5-35) " количество кислорода, выделяющееся из крови при том же перепаде Р02 и равное произведению трех параметров: КЕ [НЪ] AS(85_з5). т.е.артериовенозную разность по содержанию кислорода.

Последние два параметра, (95-35) и л02(85-35)" ОаЛ00 нвг~ лядно, чем количественно отражают способность крови отдавать кислород при физиологическом перепаде Р02 (от 85 до 35 мм рт.ст.).

Расчет двух стандартизованных КДО и их совместный анализ позволяет достаточно подробно описать состояние кислород-транспортной функции крови при истинном содержании 2,3-ДФГ; выявить изменение в сродстве нъ к кислороду при нормальном уровне 3-х аллостерических лигандов и количественно оценить роль 2,3-ДФГ в компенсации атаго изменения в крови обследуемого больного. Данная программа широко применяется в лаборатории молекулярной диагностики гематологических заболеваний ВГНЦ.

Состояние кислородтрапспортной функции крови при хелезодефщитной анемии.

Несмотря на широкое распространение заболевания железоде-фщитной анемией и пристального внимания к нему гематологов в течение длительного времени,кислородтранспортная функция эритроцитов при этой патологии исследована сравнительно мало. Очевидно, что ее изучение необходимо для лучшего понимания как патогенеза заболевания, так и роли КТФ крови в процессе адаптации организма к гипоксии, обусловленной дефицитом гемоглобина в крови.

Проведено исследование состояния КТФ крови у ю больных женщин с ЖДА, обусловленной частыми кровотечениями. В этой группе средний уровень нъ в крови был снижен на 41»6Х по сравнению с контрольной группой и составил 79,4*4,0 г/л. Количество эритроцитов в крови было равно 2,54iO,23-101г/л крови. Анемия относилась к средней степени тяжести.

Проведенный с помощью программа "OXYHEM" анализ кривых диссоциации окси-нъ, стандартизованных по трем лигандвм, не выявил каких-либо нарушений в функциональных свойствах молекулы нъ. Значение Р50ст. у всех больных не отличалось от нормы и составило в среднем 27,2to,5 мм рт.ст. Графики Хилла этих кривых в интервале S от 30* до 7058 представляли собой прямые линии о тангенсом угла наклона (коэф.ХИлла), равным 2,8210,07 (в норме п=2,59*о,оз). Отсутствие перегиба в этом интервале, равно как и снижения коэффициента Хилла, указывают на отсутствие аномальных фракций нъ с измененным сродством к кислороду. Максимальная кислородная емкость (КЕ) гемоглобина у женщин с ЖДА соответствовала общепринятой норме - 1,36±0,03

мл 02/гш>, но биле на б,ЭХ выше КБ, определенной нами в контрольной груше здоровых некурящих женщин г.Москвы (1,28*0,02). Как видно из таблицы 1, при данной патологии из трех физио-

Твблица1. Средние показатели кислородтранспортной функции крови в группе больных НДА и в контрольной группе здоровых женщин.

рн-7,4;к;02-40 Р50 in vivo мм рт. ст.

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рН рсо2 мм рт. ст. *50 мм рт. ст. ¿S % ди2 мл0о /л 2

Больные ВДА (п=Ю) 6,3* * 0,4 7,35* 0,01 49,5* 4,0 29,6* 0,8 34,9 * 1.6 3,8* 0,2 31.1*' 0,9

Здоровые (п=12) 4,7* 0,1 7,35* 0/58 51,3* 1.3 27,1* 0,3 30,4* 0,6 5,3* 0,1 28,6 * 0,3

Примечание. В этой и последующих таблицах для каждого параметра приведены u*in. Звездочками отмечены показатели, статистически достоверно отличающиеся <р«з,05) от соответствующих показателей в контрольной группе.' Параметр Pcnin vivo - Рсп при истшшых значениях венозной

50 крови 2,Э-ДФГ.рН,РС02.

логических лигандов только 2,3-ДФГ оказывает существенное влияние на сродство гемоглобина к кислороду, так как концентрация 2,3-ДФГ в эритроцитах у всех женщин была значительно выше нормы, а содержание двух других лигандов (К*,С02) в крови у большинства больных сохранялось в ее пределах. Увеличение уровня 2,3-ДФГ в эритроцитах может быть обусловлено тремя факторами (Minikami S.,1969; Burrn Н.,1986): 1) повышением рН крови, которое наблюдается при дыхательном или метаболическом алкалозе; 2) развитием тканевой гипоксии, вызывающей рост доли деокси-нъ в крови; 3) омоложением общей популяции эритроцитов,в которой гликолиз протекает более интенсивно. При данной патологии третий фактор, по-видимому, становится ведущим.Этот вывод был сделан на основании проведенных дополнительных исследований со-

держания внутриэритроцитарного креатина у обследованных женщин. Креатин является чувствительным критерием среднего возраста популяции эритроцитов (Smith в. et al.,1982). Установлено, что его концентрация у всех больных значительно пропитала норму (17,2ti,6 мг/дл эр.массы по сравнению с 5,7*0,1 мг/дл эр.массы), что свидетельствует об увеличении доли молодых эритроцитов в общей популяции клеток. Кроме того, между креатином и концентрацией 2,3-ДФГ была выявлена корреляционная взаимосвязь (г-0,7,р<0,1). Увеличение концентрации внутриэритроцитарного 2,3-ДФГ в среднем на 33* приводит к росту на 2,5 мм рт.ст. как значения кривой диссоциации, стандартизованной по двум лигандам, так и Р50 in vivo по сравнению о их значениями у здоровых женщин ( см. табл.1). Такой сдвиг КДО вправо приводит к увеличению артериовенозной разности по насыщению (AS(35-35)) в среднем до 34,9*, что на 15* превышает ее величину в контрольной группе (N-30,4%). Расчет показал, что благодаря росту As(85-35) и крови, объем переносимого кровью кислорода, т.е. величина й02(85-35)' J бапьных с пониженной (в среднем на 42%) концентрацией НЪ в крови снижается не на 42Ж, а на 29*. Такой объем переносимого кислорода эквивалентен общей концентрации НЪ в крови, равной 100 г/л вместо '79 г/л, -средней концентрации НЪ в группе обследованных женщин.

Таким образом, при келезодефицитной анемии реализация компенсаторного механизма, связанного с уменьшением сродства НЪ к кислороду в результате влияния преимущественно одного физиологического лиганда - 2,3-ДФГ, приводит к частичной компенсации дефицита нъ в крови больных.

Состояние кислородтранспортной функции крови при келозодефицитноЯ анемии у беременных хенцин.

Повышение потребности организма в кислороде при развитии беременности вызывает активацию многих компенсаторных механизмов, направленных на удовлетворение запросов в кислороде как материнского организма, так и плода. Обнаружено, что у беременных даже при нормальной концентрате! Hb в крови возникает устойчивая гипервентиляция легких (Солонец Н.И. и др.,1981; Chhabra Б. et а1,1988) и гипокапния (Булгач К.А.,1983), повышается сердечный выброс и частота сердечных сокращений Uyaia о., et ai.1989). Однако данных о состоянии кислородтранспорт-ной функции нъ и ее адаптации к новым условиям как у здоровых беременных, так и у беременных с ВДА сравнительно мало.

По гематологическим показателям ВДА у беременных женщин в обследуемой группе относилась к легкой степони тяжести. Количество вритроцитов было снижено ь среднем до з,4910,08-ю12/л крови, а концентрация нъ - до юз,9»1.2 г/л, что на 23.65S ниже уровня нъ в крови здоровых женщин (135,9 г/л). . Анализ КДО, стандартизованных по трем лигандам, не выявил ни функциональных нарушений в молекуле нъ, ни присутствия патологических факторов, влияющих на сродство Hb к кислороду. Среднее значение Р^ст. составило 27,9Ю,э мм рт.ст., а коэффициент Хилла был равен 2,61to,28, что не отличалось от значений втих параметров в группе здоровых женщин. Полученные данные опровергают предположения ряда авторов (Bauer е.,1969; Hadsen Н.,1984) о наличии в крови беременных неизвестных факторов, увеличивающих сродство нъ к кислороду. Кислородная емкость гемоглобина была на 4% выше (1,34±0,02 мл 0„/гНЪ),

чем КБ здоровых небеременных женщин (1,2810,02 мл 02/гнъ).

Исследование кислотно-основного равновесия венозной крови у беременных с ЯДА выявило развитие некомпенсированного дыхательного алкалоза практически у всех женщин данной группы. Средние значения основных параметров КОР - рН и РС02 представлены в табл.2, а величина ВЕ в среднем по группе составила: -3,8*0,5 ммоль/л (при N-+0,95*0,40 ммоль/л). Нами установлено, что некомпенсированный дыхательный алкалоз развивается и у

Таблица 2. Средние показатели кислородтранспортной функции крови в группах беременных женщин с ЯДА и здоровых женщин.

рн=»7,4;к;02»40 Р50 ln vivo мм рт. ст.

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рН рсо2 мм рт. ст. 50 мм рт. ст. AS % ло2 MJICL /л 2

Беремен.с 5КДА(п=21) 5,6t * 0,1 7,381 * 0,004 36,81* 0.5 28,91 0.2 34,01 0,4 4,7? 0,1 29,2t 0,3

Здоровые <п-12) 4,71 0,1 7,351 о/ов 51,31 1.3 27,11 0.3 30,41 0,6 5,31 0,1 28,6t 0,3

и у здоровых беременных женщин, однако он менее выражен, поскольку значения РС02 и ВЕ их венозной крови были достоверно выше, чем в группе беременных с ВДА (РС02«41,6*0,7 мм рт.ст.; BE—1,oio,5s рН«7,38210,005). По данным (Булгач М.,1983) дыхательный алкалоз у беременных женщин обусловлен развитием гипервентиляций вследствие действия гормона прогестерона на дыхательный центр.

Концентрация внутриэритроцитарного 2,3-ДФГ у всех беремен- -ных о ВДА была в среднем на 18% выше, чем у здоровых женщин (см.табл.2). В условиях стандартных значений рН и РС02 увеличение концентрации 2,3-ДФГ приводит к сдвигу КДО вправо, что отражается в корреляционных уравнениях зависимости основных

параметров кривой (Р^0 и 43(05-35)' от концентрации внутри-аритроцитарного 2,3-ДФГ беременных женщин: Р50-23,5+0,304 (2,3-ДФГ/Г НЬ) (г- 0,501,р<0,001); ЛЗ(85_35)-2б,8+0,43(2,3-ДФГ/ГНЬ] (г-0,53в;р<0,001). Однако правый сдвиг КДО только частично компенсирует дефицит нъ в крови и АВР по содержанию 02 остается ниже нормы при pH-7,4,PC0g«4O мм рт.ст., табл.2.

В условиях дыхательного алкалоза, когда концентрации двух других лигандов Н*и С02 становятся ниже нормы, ситуация осложняется отсутствием заметного сдвига КДО вправо под влиянием повышенного содержания 2,3-ДФГ. Он полностью нивелирован эффектами Н* и С02, которые в этих условиях повышают сродство гемоглобина к 02. В результате величина in vivo сохраняется в пределах нормальных значений, табл.2, а уменьшение дефицита нь в крови больных, которое наблюдалось при стандартных значениях рН и РС02, не происходит.

Состояние кислородтранспортной функции крови при наследственной ферментопенической ыеггемоглобинешш (НОМ).

Гомозиготная форма НФМ характеризуется практически полным отсутствием активности фермента метгемоглобин-редуктазы, ответственного за восстановление líet-нь в активную форму. В результате при данном заболевании в крови больных присутствуют как полностью, так и частично окисленные молекулы Нь ("валентные гибриды" гемоглобина). В отличии от полностью окисленных молекул, "валентные гибриды" принимают участие в процессе обратимой оксигенации гемоглобина, но обладают высоким сродством к 02 при почти полном отсутствии кооперативности. Поэтому их наличие в крови искажает суммарную кривую оксигена-

ция нъ, что было выявлено при исследовании гемолизатов крови больных в фосфатном буфере (Андреева А.П. и др.,1977).

В представленное работе проведено изучение кислородтранс-портной функции нъ в цельной крови больных Ш1 для выявления возможных компенсаторных механизмов, направленных но устранение нарушений в кислородтранспортной активности крови.

Уровень ОД-НЪ в крови у обследованных больных составлял 11,9* - 40» от общей концентрации гемоглобина, при среднем его значении 19,5*2,г%. Общая концентрация нъ в крови у большинства больных находилась на верхней границе физиологической нормы, а в некоторых случаях превышала ее. В среднем, как у мужчин, так и у женщин она была на ^г% выше, чем у здоровых лвдой: у мужчин она составляла 167,1 г/л (при средней норме 150 г/л), а у женщин - 152,4 г/л (при норме 136 г/л).

Проведенный с помощью программы "ОХУНЕЫ" анализ КДО в цельной крови, стандартизованных по трем лигандам, подтвердил рвнее полученные (на растворах гемолизатов) результаты. Значения Р50ст. и коэф.Хилла этих кривых были ниже нормы и изменялись а диапазоне от низких значений (соответственно 20,5 мм рт.ст.;г,12) до нормальных (28,7 мм рт.ст.;2,73). Средние величины этих параметров были следующими: Р50ст.-25,1*о,6 мм рт. ст.; п-2,37*0,06. Кислородная емкость НЪ у обследованных больных изменялась от 0,81 до 1,24 мл 02/гнъ и в среднем была снижена на 21% (1,01*0,03 мл 02/г нъ) по сравнению с КЕ, обнаруженной у здоровых людей (1,28*0,02 мл 02/г нъ). Ыекду значениями Р50ст. в КЕ, с одной стороны, и концентрацией Мег-нъ в крови, с другой. Были найдены корреляционные зависимости: Р,пСТ.-28,4-0,16[1ГоЪ-ВЫ, (Г—0,609,Р<0,05);

КЕ-1,18-0,008 [Ме^НЫ, (г—0,606,Р<0,05).

В отличие от носителей аномальных гемоглобинов с повышенным сродством к кислороду, у которых, как правило, уровень внутри-вритроцитарного 2,3-ДФГ сохраняется в пределах нормы (Випп Н., 1986), у большинства обследованных больных НО« концентрация 2,3-ДФГ была повышоиа. Сродное содоркшшо 2,з-ДФГ в эритроцитах больных приведено в таблице 3.

Таблица з. Средние показатели кислородтранспортной функции крови в группах больных НФМ и здоровых людей.

рН-7,4;ГС02-40 Р50 мм рт. ст.

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рН рсо2 мм рт. ст. 50 . мм рт. ст. Дв X ао2 мл0о /л 2

Больные НФМ(п=14) 5.9. * 0,2 7,311* 0,01 39,61* 1.8 26,71 0,5 30,41 0,9 4,91 0,3 28,81 0,7

Здоровые (П=12) 4,71 0,1 7,351 0*08 51.31 1.3 27,1» 0,3 30,41 0,6 5.3! 0,1 28,61 о.з

Под влиянием повышенной концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах происходит сдвиг КДО цельной крови больных вправо (см.рис.2), приближающий ее параметры Р50, &3 (95-35)" А°г(85-35) к Н0Р~ мальнш значениям при рН-7,4;РС02°4О мм рт.ст.. Хотя и в этих условиях корреляционные связи мевду параметрами КДО и концентрацией Ме^нъ в крови имели место,средние значения Р50,

АЗ(85-35)» А02(85-35) не отличались от нормальных, табл.З.

Характерной особенностью КОР венозной крови всех обследованных больных являлся метаболический ацидоз, чвотично компенсированный дыхательным алкалозом. Средние значения параметров рН и РС02 предотавлены в табл.З, а избыток оснований (БЕ) составлял: -4,8810,69 при норме: +0,95±0,4 ммоль/л.

Развитие метаболического ацидоза, приводящего к росту концентрации водородных ионов в крови, также способствует

Р50 р50

(2,Э-Д®Г-5;рН-7,4: (рН-7,4;РС09-40) РС0,-40) 2

Рис.2. Изменение сродства нъ к кислороду (Р50) в цельной

крови больных с HCTf под влиянием 2,э-ДФГ (1) и рН,РС02(2).

•

дальнейшему снижению сродства НЪ к кислороду, а наблюдаемое снижение концентрации С02 в крови больных не оказало существенного влияния на его величину. В итоге, как.видно из рис.2, значения P50in vivo у всех больных, кроме одного, соответствовали нормальным величинам и даже превышали их, а среднее его значение не отличалось от нормы (см. Т8бл.3).

Таким образом, при наследственной ферментопвнической мет-гемоглобинемии сродство нъ к кислороду в цельной крови формируется, главным образом, в результате однонаправленного совместного действия 2,з-ДОГ и К*. Повышение их концентраций снижает влияние гибридных форм Hb на суммарные КДО цельной

крови, приближая их к усредненной КДО здорового человека. А развитие другого компенсаторного механизма -повышение общей концентрации Hb в крови частично компенсирует низкую кислородную емкость гемоглобина и тем самым увеличивает объем кислорода, выделяемый кровью больных №11 при физиологическом перепаде Р02.

Состояние кнслородтранспортноа функции крови при легочной патологии.

Обследованная группа состояла из больных о хроническими об-отруктивными легочными заболеваниями и сопутствующими им вторичными вритроцитозами. Средние уровни гемоглобина и гема-токрита в периферической крови соответствовали 184,3*5,8 г/л и 56,712,8*. У всех больных в артериализованной капиллярной крови величина Р02 находилась в пределах 43 - 74 м* рт.ст. при норме, равной 85 мм рт.ст.. Снижение насыщения НЪ кислородом в той же крови (sa) было зарегистрировано у 5 из восьми наблюдаемых больных и в среднем Sfl соответствовала 89*2,вя при норме - 95,910,2«. Выявленные корреляционные связи между гематологическими показателями (Hb и Ht) и величиной SQ указывают на гипоксическую природу аритроцитоза, обусловленную в значительной степени снижением насыщения Hb кислородом в артериальной крови: НЬ-Э32,5-1,66 за (г—0,815, р<0,05); Ht-i40,7-0,94 8а (г—0,954, р<0,05). При физиологически неоправданных формах аритроцитоэов показатели sfl и Р02 в артериализованной капиллярной крови обычно сохраняются в пределах нормы без корреляционной связи с гематологическими показателями (Дмитриева М.Г. и др.,1986).

Развитие аритроцитоза у больных о легочной патологией, в

отличие от (Зольных - носителей аномальных нъ с повышенным сродством к 02, часто не приводит к обеспечению тканей необходимым количеством кислорода. Об этом свидетельствует тот факт, что у большинства обследованных больных наблюдалась высокая активность эритропоэтина. Она изменялась от 51 до 1000 МЕ/мл крови (норма: 51±7,3 МЕ/мл). Повышенная активность эритропоэтина при легочной патологии является прямым доказательством развития генерализованной тканевой гипоксии. Однако при этом активность эритропоэза была увеличена сравнительно мало, на что указывают данные о содержании креатина в эритроцитах больных. В среднем концентрация креатина была увеличена на 47S относительно нормы и составила 8,4±0,7 мг/дл крови. Несоответствие активности эритропоэза уровню эритропоэтина, по-видимому, обусловлено вторичной интоксикацией, непосредствешю угнетающей эритропоэз (Александров О.В. и др.,1987).

Для выявления компенсаторного механизма, связанного с изменением сродства НЪ к кислороду, был проведен анализ КДО, стандартизованных по трем и двум физиологическим лигандам. В результате установлено, что способность гемоглобина обратимо присоединять кислород у обследованных больных не. изменена. Средние значения параметров Р50ст., п и НЕ не отличались от нормы: P5QCT.-26,4tO,5 мм рт.; п- 2,46+0,06; КЕ -1,30i0,01 мл 02/г нъ.

Внутриэритроцитарная концентрация 2,3-ДФГ больных находилась в пределах 4,2 -5,8 ммоль/л, но в среднем, как видно из таблицы 4, соответсвовала норме и только у трех больных превышала ее. В результате только у двоих обследованных больных произошел достоверный сдвиг КДО вправо при рН=7,4; РС02= 40 мм рт.ст.. Поэтому среднее значение Р,-0 в группе больных

не отличалооь от нормы (табл.4).

Таблица 4. Средние показатели кислородтранспортной функции крови у больных о заболеваниями органов дыхания и у здоровых людей.

Группы Ба % НЪ г/л 2,3-ДФГ ММОЛЬ/Л рН рсо2 мм рт. ст. Р50 мм рт. ст. Р50 in vivo мм рт. ст.

Больные (п=в) 89** 3 184" 6 5,2* 0,2 7,30** 0,02 75,4** 6,9 26,7* 0,7 29,5* 0,9

Здоровые (п=12) 95,9* 0,2 136* 2 4,7* 0,1 7,35* 0£08' 51,31 1.3 27,1* 0,3 28,6* 0,3

У большинства больных (шестерых) обнаружено развитие дыхательного ацидоза частично компенсированного метаболическим алкалозом. Средние значения параметров КОР - рН и РС02 представлены в таблице 4, а величина ВЕ составила: +2,25*1.9 ммоль/л (в норме ВЕ - +0,95*0,4 ммоль/л).

Однако расчет Р50 in vivo показал, что повышение концентрации Н*" и С02, вследствие развития дыхательного ацидоза у больных, существенно не увеличивает количество 02, выделяемое из нъо2, поскольку величина Р^0 in vivo для шестерых больных находилась в диапазоне'нормальных изменений этого параметра у здоровых ладей.'В результате среднее его значение не отличалось от нормы (см. табл.4). Поддержание сродства нъ к кислороду в нормальных пределах, по-видимому, является благоприятным фактором при данной.патологии, поскольку смещение КДО вправо приводит не только к активизации процесса отдачи кислорода нъ в ткани, но и к снижению полноценного насыщения нъ кислородом в легких.

Таким образом, для артериальной гипоксемии, обусловленной снижением насыщения нъ кислородом, увеличение концентрации внутривритроцитарного 2,3-ДОГ в крови больных и снижение

ородства нь к кислороду не являются характерными. Развитие вторичного эритроцитоза, как компенсаторной реакции организма в ответ на нарушение в системе транспорта 02, не приводит в большинстве случаев к полному устранению тканевой гипоксии, о чем свидетельствует высокая активность аритропоэтина, обнаруженная в крови больных.

ВЫВОДЫ

1. Разработана программа расчета и анализа кривых диссоциации оксигемоглобина крови человека, стандартизованных по двум (H^.COg) и трем (Н*.С02,2,3-ДФГ) физиологическим лиган-дам. Использование программы в комплексном обследовании больного позволяет оценить кислородтранспортную активность крови и выявить причины ее изменения.

2. Выявлены специфические особенности формирования кислород-транспортной функции крови при разных видах гипоксии. Показано, что сочетание аффектов 2,3-ДФГ, Н4, С02 на сродство гемоглобина к кислороду зависит от природы гипоксического фактора и состояния организма больного. Повышение уровня 2,3-ДФГ

не может служить критерием реализации адаптационного механизма к гипоксии посредством снижения сродства НЪ к кислороду в цельной крови.

3. Установлено, что при железодефвцитной анемии средней тяжести кислородсвязывапцие свойства гемоглобина в стандартных условиях (рН»7,4;РС02«40 мм рт.ст.;[2,Э-ДФГ)-5 ммоль/л эр. массы) сохраняются в пределах нормы. Снижение сродства гемоглобина к кислороду в условиях in vivo осуществляется, главным образом,за счет увеличения (в среднем на 33*) концентрации 2,3-даг, что частично компенсирует дефицит НЬ в крова больных.

4. При железодефицитной анемии, развившейся у женщин в процессе беременности, данный механизм адаптации организма к гипоксии не реализуется в условиях дыхательного алкалоза, вследствие нивелирования разнонаправленных действий 2,3-ДФГ, о одной стороны, и Н*,С02 - с другой, на сродство нь к кислороду.

Выявлено, что при наследственной ферментопенической мотге-Моглобинемии сродство нъ к кислороду в стандартных условиях увеличено, а кислородная емкость НЬ снижена пропорционально содержанию met-Hb в крови больных. Однако в условиях in vivo сродство нъ к кислороду нормализуется вследствие повышенной (на 24%) концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах и за счет сниженного рН крови в розультате развития у больных метаболического ацидоза. Низкая кислородная емкость нъ частично компенсирована развитием эритроцитоза у больных с этой патологией.

6. Установлено, что при легочных заболеваниях с сопутствующим им вторичным вритроцитозом, повышение уровня внутриэритро-цитарного 2,3-ДФГ чаще всего не происходит. Развитие дыхательного ацидоза и повышение концентраций К* и С02 являются недостаточными для практически значимого снижения сродства нъ к кислороду в цельной крови, поэтому реализащш механизма адаптации к гипоксии не происходит. Наблюдаемый эритроцитоз при данной патологии только частично компенсирует недостаточное снабжение тканей кислородом.

Список работ, опубликовашшх по теме диссертации.

1. Л.О.Газенко, И.В.Карпова,М.Г.Дмитриева/Использование внутри-эритроцитарного креатина в качестве биохимического теста на гипоксию и гемолиз вритроцитов//в кн. Способы коррекции гипоксии

в тканях (Межвузовский сборник научных трудов),г.Нальчик.-1990.-о.43-51.

2. М.Г.Дмитриева, И.В.Карпова, Л.О.Гвзенко/Реализация компенсаторных реакций системы "эритрон" при гипоксических состояниях// Мат.2-ой Всесоюз.Конф."Фармок0логическая коррекция гипоксических состояний: Тез. докладов- г.Гродно.-1991.-с.53-54.

3.М.Г.Дмитриева, И.В.Карпова, Ю.Н.Токарев/Алгоритм расчета и анализа кривых диссоциации окси-нь крови человека, стандартизованных по двум и трем аллостерическим лигандам//Анестезиология и реаниматология.-1939.-2.-0.15-18.

4.М.Г.Дмитриева, И.В.Карпова, Л.П.Тригуб, Л.И.Эрлих/Программа ОХУШЫ для расчета и анализа кривых диссоциации оксигемогло-бина крови человека, стандартизованных по двум и трем физиоло-

гическим лигандвм//Государстввнный Фонд программ и алгоритмов, 1987 Г.»N 50870000353.

5.И.В.Карпова, С.А.Новиков, В.В.Крехнов, Ы.Г.Дмитриева/Кисло-родтранспортная функция гемоглобине при фенологически проте-капдай и осложненной анемией бвремешюстя//Ш Всесоюз. съезд гемвтол. и трансфузиол.(г.Киров, окт.1991):Тез.докладов, Г.Москва.-1991.-2.-о.338-339.