Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

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

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

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

гештологический научный центр

На правах рукописи

КАРПОВА Ириыа Владимировна

ФОРМИРОВАНИЕ КИСЛОРОДТРАНСПОРТНОЙ ФУНКЦИИ КРОВИ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ ГИПОКСИИ («елезодефодатная анемия, метгемоглобинемия и вторичные вритроцитозы, обусловленные легочной патологией)

03.00 04 - биохимия

А в т о р е фе р вт диссертации ка 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 РСФСР, профессор Ю.Н.Токарев

Официальные оппоненты> доктор биологических наук, профессор И.И.Дементьева, доктор медицинских наук, член-корр. Академии Космонавтики, профессор Е.А.Коваленко

Ведуцая организация:

НИИ Пульмонологии МЗ Российской Федерации

,/7^» ¿£¿&scJ>

Защита диссертации состоится »// » i^c^fc1992 г в /¿> часов на заседании специализированного Совета Д 074.08.02 в Гематологическом Научном Центре. /125167 Москва, Новозыковский проезд,4-в/

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке гематологического Научного Центра.

Автореферат разослан " ^ " 4992 г.

Ученый секретарь специализированного Совете 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 значительнув роль. Стремление организма сохранить нормальное обеспечение тканей кислородом, несмотря на снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе или на возникшие повревдения 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 аритроцитарной среда (г.з-ДФГ.Н4",^ и др.), регулирующих сродство нь к кислороду. Увеличение количества эритроцитов (гемоглобина) в крови связано с усилением продукции вритропоэтина, повышающим активность аритропозза в ответ на недостаточное поступление кислорода в ткани.

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

г

адаптационных механизмов с участием нъ 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 гиюксических факторах. В связи с этим особу» значимость приобретает разработка программы, позволяющей быстро,по многим параметрам охарактеризовать кривые диссоциации окси-нъ 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: железодефщитной анемии; наследственной ферменто-пенической метгемоглобинемии: вторичных эритроцитозах, обусловленных легочной патологией.

Задачи исследования.

- Разработать программу расчета и анализа кривых диссоциации окси-нъ крови человека в условиях истинной и стандартной виу-триэритроцитарной концентрации 2,з-дифоофоглицерата (г.з-ДФГ).

- Провести комплексное изучение кривых диссоциация окси-нъ цельной крови, общей концентрации НЬ, гематокрита (1Н) в показателей кислотно-основного равновесия (КОР) в крови, степени насыщения нъ в артериальной и венозной крови, концентраций 2,3-даг и креатина в эритроцитах в норме и при следующих нарушениях в системе транспорта кислорода:

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

0) снижение общей концентрации гемоглобине в крови в сочетании с повышенным потреблением кислороде организмом (желе-аодефщитная 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.

Новизне исследования.

Разработана программа расчета и анализа кривых диссоциации окси-нь крови человека, которая позволяет быстро оценить соотояние кислородтранспортной функции крови а выявить возможные причины её изменения. Использование программы в комплексном обследовании больных позволяет выявить характерные особенности формирования кислородтранспортной функции крови при разных формах гипоксии.

Установлено, что при железодефицитной анемии (ЗДА ^средней тяжести способность нъ отдавать кислород в ткани увеличена за счет повышения концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах. Этот вид адаптации к гипоксии только частично компенсирует дефицит нъ в крови. В тех случаях, когда ЖДА развивается при беременности, цовывеннв 2,Э-ДВГ не приводит к реализации адаптационного механизма с участием нъ, поскольку в условиях дыхательного алхвлоза эффекты ва сродство йъ к кислороду 2,3-ДФГ, с одной стороны, и Н*,С02, 6 другой, разнонаправлены.

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

При артериальной гипоксемии, вызванной хроническими легочными заболеваниями, концентрация внутриэритроцитерного 2,з-ДФГ и сродство нъ к кислороду в условиях дыхательного ацидоза сохраняются чаще всего в пределах нормы. Теоретическое « практическое значение.

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

Разработанная программа "охташ" значительно облегчает и сокращает на порядок время расчета и анализа стандартизованных кривых диссоциации окси-НЪ для какого обследуемого больного. Она позволяет дифференцированно подойти к выявлению причин, вызывающих изменения в сродстве гемоглобина к кислороду, и может быть использована как в диагностике, так и при разработке аффективных методов терапии 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 и программ, а также зарегистрирована в Центральном Информационном Фонде РосФАП (Я гос.рег.50870000353).

На защиту выносятся:

- Программа раочета я анализа кривых диссоциации окси-гемоглобина крови человека, стандартизованных по двум (К*, РС02) и трем (Н^,РС02,г,Э-ДФГ) аллостерическим лигандам.

- Результаты экспериментальных исследований формирования кислородтранспортной функции крови, демонстрируйте различия в развитии компенсаторных механизмов при жвлезодефицитной анемии, наследственной ферментопенической 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 к объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения собственных экспериментальных исследований, заключения, выводов и библиографического указателя. Количество страниц Цо , рисунков 10 , таблиц . Библиографический указатель включает 21% источника.

Разработка программы охунеи 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.Гааенко.

СОДЕРЖАНИЯ РАБОТЫ Материалы в методы исследования. В работе обследовано 75 человек, которые составили четыре группы больных: 1 - больные хронической железодефицитной анемией: 2 - беременные женщины о железодефицитной анемией; 3 - больше наследственной фер-ментопенической метгемоглобинемией; 4 - Сольные с легочной патологией; и две контрольные группы: здоровые некурящие жен щины (12 человек) в здоровые женщины с физиологически про-текащей беременностью (ю человек).

В первую грушу больных вошли to женщин о хронической ОД наблюдавшихся в больнице N81 в отделении геморрагических синдромов в интенсивной терапии. Из них у девяти анемия носила постгеморрагический характер в выла обусловлена менсь в метроррагиями, резвившимися из-за дисфункции яичников вли фибромиомы матки. У одной больной анемия развилась на фоне рака восходящего отдела толстого кишечника И-Щ стадии.

Вторую группу составили беременные женщины (всего 21), у которых во второй поЛовине беременности развилась ISA. Она наблюдались в женской консультации N23 Фрунзенского района.

Группу больных с наследственной ферментопенической метге-моглобинемией составили 14 человек, наблюдавшихся в Э-м гематологическом отделении ЦНИИГПК. Из них 11 больных были яку тамв по национальности из андемического очага метгемоглобине мвв в Якутии, 2 - армянской национальности в 1 русский. , В четвергу» группу вошли 8 больных с легочной патологией (хронические оботруктианые бронхиты; нарушения капиллярного кровообращения в легких; болезнь Пикввка). Больные наблюдались в поликлинике ВГНЦ и в Боткинской больнице.

Объектом исследования была венозная и артериализовенная 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 doa-iфирмы "Radiometer" (Дания) по методу (Duvellroy М. et al.,1974)5

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

- определение параметров КОР венозной крови, проводимое на приборе AUE-1 "Radiometer" (Дания) аквилибрационным методом Aetrup (siggard-AnderBen d.,1974);

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

- определение концентрации внутриаритроцитарного креатина по методу (Griffiths w.,196а) в модификации (stark н.,1979) у больных с ЯДА и с легочной патологией;

- определение венозного гематокрита на гематокритной цёнтри-фуге фирмы "Radiometer".

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

Собственные результата исследовании). Разработка программы расчета м анализа кривых диссоциации окснгемоглобкна крова человека, стандартизованных по двум и трем адиостернчеспт лигондам.

Ванную информации 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-нь крови, позволяющая значительно сократить время, затрачиваемое на обработку экспериментальной КДО, и получить максимальную информацию о кислородтранспортной функции крови. Алгоритм программы, названной "ОХУНЕМ", включает в себя расчет из экспериментальной КДО двух стандартизованных КДО. Первая стандартизованная кривая рассчитывается путем приведения всех точек экспериментальной КДО к стандартным условиям: г,Э-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 кь (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 (АхЧигвоп о.о^а1.,1974). Вторая стандартизованная КДО рассчитывается путем приведения всех точек экспериментальной кривой к условиям рН-7,4 и РС02-40 им 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 НЬ к кислороду. Для расчета стандартных КДО в программу включены таблицы коэффициентов взаимосвязанного влияния лигавдов 2,3-ДФГ, Н^СС^ на насыщение гемоглобина кислородом (ЛхЧигвоп О. еЪ а*.,1974).

ю м «с чо 50 ео 1С 60 «о <оо ро2 мм рт.ст.

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

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

2 кривая - КДО, стандартизованная по 2-м лигандам, |£=31,6 пунктирная кривая - усредненная КДО крови здорового человека, Р50-27,4 мм рт.ст. (Агшгвоп 0. е1 а1.,1974) ■

Программа помимо расчета производит построение стандарти-зованйых КДО в координатах Б - Р02 и графиков Хилла этих кривых в логарифмических координатах: "ТОогЗ— Р°2. На рис.1 в качестве примера приведены стандартизованные кривые крови больной с келезодефщитной анемией.

Из стандартизованных кривых диссоциации окси-нь я графиков Хилла программа вычисляет следующие параметры: - кислородную емкость гемоглобина (КЕ) - максимальное количест-

во кислорода, которое может связать 1 г гемоглобина;

- PjqCT. и Р50 - парциальные давления кислорода, при которых Hb насыщен на 50% при рН=7,4 и РС02«40 мм рт.ст. соответственно в условиях стандартной (г,з-ДФГ»5 ммоль/л ар.массы) и истинной концентрации 2,3-дифосфоглицерата.

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

- ¿S(B5_35)- изменение степени насыщения Hb кислородом при перепада Р02 от 85 до 35 мм рт.ст. в условиях рН-7,4 и РС02= 40 мм рт.ст. (см. рио.1),т.е.артериоввнозную разность по насыщению;

~ л02(85-35) " Kojni40CTB0 кислорода, выделяющееся из крови при том же перепаде Р02 и равное произведению трех параметров: КЕ (Hb) Asт.е.артериоввнозную разность по содержанию кислорода.

Последние два параметра, (05.35) и лог(85-35)' ^лее наглядно, чем Р50, 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 нь к кислороду при нормальном уровне 3-х аллостерических лигандов и количественно оценить роль 2.3-ДОГ в компенсации этого изменения в крови обследуемого больного. Данная программа широко применяется в лаборатории молекулярной диагностики гематологических заболеваний ВГНЦ.

Состояние кнслородтранспортпоЯ функции крови При жвлезодефицитной анемия.

Несмотря не широкое распространение заболевания жвлезодефицитной 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 дефщитом гемоглобина в крови.

Проведено исследование состояния КТФ крови у ю больных женщин с ЖЕА, обусловленной частыми кровотечениями. В этой группе средний уровень нъ в крови был снижен на 41,6* по сравнению с контрольной группой и составил 79,414,0 г/л. Количество эритроцитов в крови было равно 2,5440,23'101г/л крови. Анемия относилась к средней степени тяжести.

Проведенный с помощью программа "охупем" анализ кривых диссоциации окси-нъ, стандартизованных по трем лигвидом, не выявил каких-либо нарушений в функциональных свойствах молекулы нъ. Значение Р50ст. у всех больных не отличалось от нормы и составило в среднем 27,2*0,5 мм рт.ст. Графики Хйлла этих кривых в интервале в от зо* до 70* представляли собой прямые линии о тангенсом угла наклона (коэф.Хилла), равным 2,вгю,07 (в норме п«2,59±о,оэ). Отсутствие перегиба в этом интервале, равно как и снижения коэффициента Кила, указывают на отсутствие аномальных фракций нь с измененным сродством к кислороду. Максимальная кислородная емкость (КБ) гемоглобина у женщин с ЭДА соответствовала общепринятой норме - 1,3620,03

мл 02/гнь, но биле на 6,з% выше КЕ, определенной нами в контрольной группе здоровых некурящих женщин г.Москвы (1,28x0,02). Как видно из таблицы 1, при данной патологии из трех $изио-

Таблица1. Средние показатели кислородтранспортной функции крови в группе больных ВДА и в контрольной груше здоровых женщин.

рН-7,4;РС02-40 Р50 in vivo мм рт. ст.

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рН РС02 мм рт. ст. 50 мм рт. ст. AS % до2 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 31,11* 0,9

Здоровые (п=12) 4,7* 0.1 7.35* о(роа 51,3* 1.3 27.1* 0,3 30,4* 0.6 5.3* 0,1 28,61 о.з

Примечание. В этой и последующих таблицах для каждого параметра приведены ы*т. Звездочками отмечены показатели, статистически достоверно отличающиеся (р<0,05) от соответствующих показателей в контрольной группе.' Параметр Pcnin vivo - РСГ1 при истинных значениях венозной

ъо крови 2,3-ЛФГ,рН,РСОг.

логических лигвндов 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 (Minikaroi S.,1969; Bunn Н.,1986): 1) повышением рН крови, которое наблюдается при дыхательном или метаболическом алкалозе; 2) развитием тканевой гипоксии, вызывающей рост доли деокси-нь в крови; з) 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 превышала норму (17,2И,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, мекду креатином и концентрацией 2,з-ДФГ была выявлена корреляционная взаимосвязь (г-0,7,р<0,1). Увеличение концентрации внутриэритроцитарного 2,З-ДФГ в среднем на 33% приводит к росту на 2,5 мм рт.ст. как значения кривой диссоциации, стандартизованной по двум лигандам, так и Р^0 in vivo по сравнению с их значениями у здоровых женщин ( см. табл.1). Такой сдвиг КДО вправо приводит к увеличению артериовбноэиой разности по насыщению (AS(95-35)) в среднем до 34,9*, что на 15% превышает ее величину в контрольной группа (N-30,4í). Расчет показал, что благодаря росту ÜS(Q5_35) й КР0ВИ> °въем переносимого кровью кислорода, т.е. величина й02(85_35j, у больных с пониженной (в среднем на 42%) концентрацией нь в крови снижается не на 42%, а на 29%. Такой объем переносимого кислорода эквивалентен общей концентрации НЬ в крови, равной 100 г/л вместо 79 г/л, -средней концентрации нъ в группе обследованных женщин.

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

Состояние кислородтранспортной функции крови при хелеаодефщитной анемии у беременных женщин.

Повышение потребности организме в кислороде при развитии беременности вызывает активацию многих компенсаторных механизмов, направленных на удовлетворение запросов в кислороде квк материнского организма, ток и плода. Обнаружено, что у беременных даже при нормальной концентрации нъ в крови возникает устойчивая гипервентиляция легких (Солонец Н.И. и др.,1981; Chhabra S. et al,1988) и гипокапния (Булгач М.А.,1983), повышается сердечный выброс и частота сердечных сокращений (Ayala О., et al.1989). Однако данных о состоянии кислородтрвнспорт-ной функции нъ и ее адаптации к новым условиям как у здоровых беременных, так и у беременных с ЖДА сравнительно мало.

По гематологическим показателям ЖДА У беременных женщин в обследуемой группе относилась к легкой степени тяжести. Количество эритроцитов было снижено ь среднем до э»49Ю,0а-1012/л крови, а концентрация нъ - до юз,9П,2 г/л, что на 23.6* 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 нъ к кислороду. Среднее значение Р50ст. составило 27,9Ю,з км рт.ст., в ко-вф1ициент Хилла был рввен г,61ю,28, что не отличалось от значений втих параметров в группе здоровых женщин. Полученные данные опровергают предположения ряда авторов (Bauer С.,1969; lladeen Н. ,1984) о наличии в крови беременных неизвестных факторов, увеличивающих сродство нъ к кислороду. Кислородная емкость гемоглобина была на 4* выше (1,Э4±0,02 мл 02/гнъ),

чем КЕ здоровых »©беременных женщин (1,2810,02 мл 02/гнъ).

Исследование кислотно-основного равновесия венозной крови у беременных с ЗЩД 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

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

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рн PCO2 мм рт. ct. рн»7,4;н;02"40 p50 in vivo мм рт. ct.

Р50 мм рт. ct. AS % Ä02 млО-/л 2

Беремен.с ВДА (п=21) 5,6t * 0,1 7,38i* 0,004 36,8t* 0.5 roo .w 34,01 0,4 4.7t* 0,1 29,2t 0,3

Здоровые (П»12) 4,7t 0.1 7,35t 0,р08 51,3t 1.3 27,1t 0,3 30,4 t 0,6 5,3t 0,1 28,61 0,3

и у здоровых беременных женщин, однако он менее выражен, поскольку значения РС02 и ВЕ их венозной крови были достоверно выше, чем в группа беременных с ВДА (РС02»41,6*0,7 мм рт.ст.; BE»-1,OtO,5s pH-7,382t0,005). По данным (Булгач М.,1983) дыхательный алкалоз у беременных женщин обусловлен развитием гипервентиляций вследствие действия гормона прогестерона на дыхательный центр.

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

параметров кривой (Р50 и от концентрации внутри-

эритроцитарного 2,Э-ДФГ беременных женщин: Р50-2Э.5+0,304 12,3-ДФГ/Г НЬ] (г- 0,501,р<0,001); ДЗ(85_Э5)-26,8+0,4Э12,3-ДФГ/ГНЫ (r-0,538¡p<0,001). Однако правый сдвиг КДО только частично компенсирует дефицит НЬ в крови и ЛВР по содержанию 02 остается ниже нормы при рН-7,4,РС0г»40 мм рт.ст., табл.2.

В условиях дыхательного алкалоза, когда концентрации двух других лигвндов К*и COg становятся ниже нормы, ситуация осложняется отсутствием заметного сдвига ИДО вправо под влиянием повышенного содержания 2,3-ДФГ. Он полностью нивелирован эффектами Н4 и С02, которые в этих условиях повышают сродство гемоглобина к 02. В результате величина Р50 in vivo сохраня-.ется 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 фериентопенической метгемоглобинемии (HMI).

Гомозиготная форма №ХМ характеризуется практически полным отсутствием активности фермента метгемоглобин-редуктазы, ответственного за восстановление Wet-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 участив в процессе обратимой оксигенации гемоглобина, но обладают высоким сродством к 0г при почти полном отсутствии неоперативности. Поэтому их наличие в крови искажает суммарную кривую оксигена-

ади НЪ, что было выявлено при исследовании гемолизатов крова больных в фосфатном буфере (Андреева А.П. и др.,1977).

В представленной работе проведено изучение кислородтранс-портной функции НЪ в цельной крови больных НШ для выявления возможных компенсаторных механизмов, направленных на устранение нарушений в кислородтранспортной активности крови.

Уровень Ме^нь в крови у обследованных больных составлял 11,9* - 40* от общей концентрации гемоглобина, при среднем его значении 19.5*2,2*. 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 125 выше, чем у здоровых ладой: 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 "охупИ" анализ КДО в цельной крови, стандартизованных по трем лигандам, подтвердил ранее полученные (на растворах гемолизатов) результаты. Значения Р50ст. и коэф.Хилла этих кривых были нижа нормы и изменялись в диапазоне от низких значений (соответственно 20,5 мм рт.ст.;2,12) до нормальных (28,7 мм рт.ст.;2ЛЗ). Средние величины атих параметров были следующими: Р50ст.-25,1*0,6 мм рт. ст.; 11-2,37*0,06. Кислородная емкость НЪ у обследованных больных изменялась от 0,81 до 1,24 мл о2/гнъ и в среднем была снижена на 21* (1,01*0,03 мл 02/г нь) по сравнению с КЕ, обнару-жанвой у здоровых людей (1,28*0,02 мл 02/г нъ). Между значениями Р50ст. и КВ» с одной стороны, и концентрацией ОД-НЬ в крови, с другой. Были найдены корреляционные зависимости: РеяСТ.-28,4-0,16[Ме1;-НЬ], (г—0,609.Р<0,05);

КБ-1,18-0,008Ше»-НЫ, (г—0,б0б,р<0,05).

В отличие от носителей аномальных гемоглобинов с повышенным сродством к кислороду, у которых, как правило, уровень внутри-аритроцитарного 2,3-ДФГ сохраняется в пределах нормы (Випп н., 1986), у большинства обследованных больных НМ концентрация 2,э-ДФГ была повышена. Сродное содоржшшо 2,3-ДФГ в эритроцитах больных приведено в таблице 3.

Таблица 3. Средние показатели кислородтранспортной функции крови в группах больных Н®М и здоровых людей.

Группы 2,3-ДФГ ммоль/л рн рсо2 мм рт. ст. рН-7.4;РС02-40 Р50 мм рт. ст.

50; мм рт. ст. Ай : X ; ао2 МЛОо /л 2

Больные ЮМ (№14) 5,9» 4 0,2 7.311* 0,01 39,6±* 1.8 26,71 0.5 30,4» 0.9 4,9* 0,3 28,81 0.7

Здоровые (п=12) 4,71 0.1 7.351 0,008 51,31 1.3 27,11 0,3 30,41 0,6 5.31 0,1 28,61 о.з

Под влиянием повышенной концентрации 2,э-ДФГ в эритроцитах происходит сдвиг КДО цельной крови больных вправо (см.рис.2), приближающий ее параметры Р5о» ^(85-35 )• &02(85-35) к Н0Р" мальным значениям при рН=7,4;РС02=40 мм рт.ст.. Хотя и в этих условиях корреляционные связи между параметрами КДО и концентрацией ЫеЪ-НЬ в крови имели место,средние значения Р^0, Д8(85_35)» АО2(85_з5) не отличались от нормальных, табл.3.

Характерной особенностью КОР венозной крови всех обследованных больных являлся метаболический ацидоз, частично компенсированный дыхательным алкалозом. Средние значения параметров рН и РСО£ представлены в табл.з, а избыток оснований (ВЕ) составлял: -4,88Ю,69 при норме: +0,9510,4 ммоль/л.

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

32

31

30

29

й 28

27

5 26

25

оГ 24

23

22

21

50

(2.3-ДФГ-5:рН«7,4 РС0„«4О

50

(рН-7,4;РС0Р-40)

Р50 (1п

Рис.2. Изменение сродстве нь к кислороду (Р50) в цельное крови больных о НИГпод влиянием 2,3-ДФГ (1) я рН,РС02(2).

дальнейшему снижение сродства нъ х кислороду, а наблюдаемое снижение концентраций СОг в крова больных не оказало существенного влияния на его величину* В итоге, как.видно из рис.а, значения Р501п у!»о у всех больных, кроме одного, соответствовали нормальным величинам и даже превышали их, а среднее его значение не отличалось от нормы (см. табл.З).

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

крови, приближая их к усредненное КДО здорового человека. А развитие другого компенсаторного механизма -повышение общей концентрации нъ в крови частично компенсирует низкую кислородную емкость гемоглобина и тем самым увеличивает объем кислорода, выделяемый кровью больных НФЫ при физиологическом перепаде Р02.

Состояние кислородтраыспортыой функции крови при легочной патологии.

Обследованная группа состояла из больных о хроническими об-структивными легочными заболеваниями и сопутствующими им вторичными аритроцитозами. Средние уровни гемоглобина и гема-токрита в периферической крови соответствовали 184,315,8 г/л и 56,712,8$. У всех больных в артериализованной капиллярной крови величина Р02 находилась в пределах 43 - 74 мм рт.ст. при норме, равной 85 мм рт.ст.. Снижение насыщения Ж> кислородом в той же крови (эа) было зарегистрировано у 5 из восьми наблюдаемых больных и в среднем Ва соответствовала 8912,8* при норме - 95,9Ю,г*. Выявленные корреляционные связи между гематологическими показателями (НЬ и НО и величиной ва указывают на гипоксическую природу эритроцитоза, обусловленную в значительной степени снижением насыщения НЬ кислородом в артериальной крови: НЪ-332,5-1,66 8а (г«-0,в15, р<0,05)г Н^140,7-0,94 8а (г—0,954, р<0,05). При физиологически неоправданных формах аритроцитозов показатели &а и Р02 в артериализованной капиллярной крови обычно сохраняются в пределах нормы без корреляционной связи с гематологическими показателями (Дмитриева М.Г. и др.,1986).

Развитие вритроцитоаа у больных о легочной патологией, в

. отличие от больных - носителей аномальных нь с повышенным сродством к 02, чвсто не приводит к обеспечению тканей необходимым количеством кислорода. Об этом свидетельствует тот факт, что у большинства обследованных больных наблвдалась высокая активность эритропоэтинэ. Она изменялась от 51 до 1000 ЫЕ/мл крови (норме: 51t?,3 МБ/мл). Повышенная активность эритро-поэтина 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 47 Ж относительно нормы и составила 8,4±0,7 мг/дл крови. Несоответствие активности эритропоэза уровню эритропоэтина, по-видимому, обусловлено вторичной интоксикацией, непосредственно угнетающей эритропоэз (Александров 0.В. и др.,1987).

Для выявления компенсаторного механизма, связанного с изменением сродства Нь 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 Pçqct., п и КБ не отличались от нормы: Р50СТ.«26,410,5 ММ рт.; n- 2,46i0,06; КЕ -1,3010,01 мл 02/г нь.

Внутриэритроцитарная концентрация 2,3-ДОГ 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 Ред в группе больных

не отличалось от нормы (табл.4).

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

Грушш sa % НЬ г/л 2,3-ДФГ ммоль/л рН рсо2 ММ рт. ст. Р50 мм рт . ст. Р50 in vivo мм рт. ст.

Больные (П=8) 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* 0,008 51,3t 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 кмоль/л (в норме ВЕ - +0,95*0,4 ммоль/л).

Однако расчет Р50 tn vivo показал, что повышение концентрации К* и С02, вследствие развития дыхательного ацидоза у больных, существенно не увеличивает количество 02, выделяемое из НЪ02, поскольку величина Р50 ln vivo для шестерых больных находилась в диапазоне'нормальных изменений втого параметра у здоровых лвдей.'В результате среднее его значение не отличалось от нормы (см. табл.4). Поддержание сродства нь 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 нь в ткани, но и к снижению полноценного насыщения нь кислородом в легких.

Такт образом, для артериальной гипоксемии, обусловленной снижением насыщения НЬ кислородом, увеличение концентрация внутриэритроцитарного 2,3-ДФГ в крови больных и снижение

, сродства Hb 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 эритропоэтина, обнаруженная в крови больных. ■ ■ *

ВЫВОДЫ

1. Разработана программа расчета и анализа кривых диссоциации оксигемоглобина крови человека, стандартизованных по двум (K^.COg) и трем (H^.CO^2,3-ДФГ) физиологическим лиган-дам. Использование программы в комплексном обследовании больного позволяет оценить кислородтранспортну» 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, Н*, С02 на сродство гемоглобина к кислороду зависит от природа гипоксического фактора и состояния организма больного. Повышение уровня 2,3-ДОГ не может служить критерием реализации адаптационного механизма к гипоксии посредством снижения сродства нь к кислороду

в цельной крови.

3. Установлено, что при железодефицитной анемии средней тяжести кислородсвязывающие свойства гемоглобина й стандартных условиях (рН«7,4;РС02«40 мм рт.ст.;(2,3-ДФГ}«5 ммоль/л вр. массы) сохраняются в пределах нормы. Снижение сродства гемоглобина к кислороду в условиях ln vivo осуществляется, главным образом,за счет увеличения (в среднем на 33%) концентрации 2,3-ДФГ, что частично компенсирует дефицит нь в крови больных.

4. При железодефицитной анемии, раэвивйейся 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.

5. Выявлено, что при наследственной фермвнтоценичвской метге-кюглобинемии сродство нь к кислороду в стандартных условиях увеличено, а кислородная емкость НЬ снижена пропорционально содержанию met-нь в крови больных. Однако в условиях in vivo сродство нь к кислороду нормализуется вследствие повышенной (на 242) концентрации 2,3-ДФР в эритроцитах и за счет сниженного рН крови в результате развития у больных метаболического ацидоза. Низкая кислородная емкость НЬ частично компенсирована развитием эритроцитоза у больных с этой патологией.

6. Установлено, что при легочных заболеваниях с сопутствующим им вторичным аритроцитозом, повышение уровня внутриэритро-цитарного 2,3-ДФГ чаще всего не происходит. Развитие дыхательного ацидоза и повышение концентраций Н* и С02 являются недостаточными для практически значимого снижения сродства нь

к кислороду в цельной крови, поэтому реализации механизма адаптации к гипоксии не происходит. Наблюдаемый эритроцитов при данной патологии только частично компенсирует недостаточное снабжение тканей кислородом.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Л.О.Газанко, И.В.Карпова,Ы.Г.Дмитриева/Использование внутри-вритроцитарного креатина в качестве биохимического теста на га-покои» и гемолиз вритроцитов//в кн. Способы коррекции гипоксии

в тканях (Межвузовский сборник научных трудов),г.Нальчик.-1990.-0.48-51. .

2. М.Г.Дмитриева, И.В.Карпова, Л.О.Газенко/Реализация компенсаторных реакций системы "аритрон" при гипоксических состояниях// Мат.2-ой Всесоюз.Конф."Фармсжологичвская 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-нъ крови человека, стандартизованных по двум и трем адлостерическим лигандам//Анестезиология и реаниматология.-1989.-2.-о.15-1в.

4.М.Г.Дмитриева, И.В.Карпова, Л.П.Тригуб, Л.И.Эрдих/Программа 0ХИШ1 для расчета и анализа кривых диссоциации оксигемогло-бина крови человека, стандартизованных по двум и трем физиоло-

гическнм лигандом//Государственный Фонд прогреми и алгоритмов, 1987 Г..Н 50870000353.

5.И.В.Карпова, С.А.Новиков, В.В.Крехнов, М.Г.ДМитриева/Кисло-родтрвнспортная функция гемоглобина при физиологически протекающей я осложненной анемией <5еременяости//111 Всесоюз.съезд гематол. и трансфузиол.(г.Киров, окт.1991):Тез.докладов, Г.Москва.-1991.-2.-о.ЭЗЭ-ЗЭ9.

Пода, к печати 21.04.92г. Тираж 100 эхэ.'ВНИИТ 1992г.