Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Характеристика биоритмов гемостаза и структурно-функциональной организации клеточных мембран тромбоцитов у студентов на различных этапах учебной деятельности

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Колесник, Юлия Юрьевна, Тюмень

Тюменская государственная медицинская академия

На правах рукописи

Колесник Юлия Юрьевна

Характеристика биоритмов системы гемостаза и структурно-функциональной организации клеточных мембран тромбоцитов у студентов на различных этапах учебной деятельности

03.00.13 - физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Колпаков В.В.

Тюмень 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ...................................................................4

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................5

Глава!.ХРОНОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА И СТРУКТУРНО - ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН ТРОМБОЦИТОВ В НОРМЕ, ПРИ РЕАКЦИЯХ НАПРЯЖЕНИЯ И НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ...............................................11-33

1.1. Хронофизиологические аспекты свертывания крови.......................11

1.1.1 .Характеристика биоритмов системы гемостаза в норме...............11-15

1.1.2.Структурно-функциональная организация клеточных мембран

тромбоцитов в норме...........................................................15-21

1.2. Гемокоагуляционные сдвиги при реакциях напряжения...................21

1.2.1 .Свертываемость крови при реакциях напряжения.....................21 -26

1.2.2.Структурно-функциональная организация клеточной мембраны

тромбоцитов при стрессе......................................................26-31

1.3. Система гемостаза крови человека на различных этапах учебной деятельности.....................................................................31-33

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ........................34-40

2.1. Методы и организация исследования.........................................34

2.2. Методы исследования............................................................34

2.2.1. Электрокогулография........................................................35-36

2.2.2. Определение количества тромбоцитов в крови.........................36-37

2.2.3. Этаноловый тест...................................................................37

2.2.4. Биохимические методы исследования....................................37-40

2.3. Статистические методы..........................................................40

Глава 3.БИОРИТМЫ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА И СТРУКТУРНО-

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ТРОМБОЦИТОВ У СТУДЕНТОВ ВУЗА В НАЧАЛЕ УЧЕБНОГО ГОДА....................................41-50

3.1. Суточная динамика системы гемостаза у студентов вуза в начале учебного года..................................................................41-44

3.2. Суточная динамика показателей структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов у студентов в начале учебного года..............................................................................45-50

3.2.1 .Перекисное окисление.......................................................45-46

3.2.2.Антиоксидантная система защиты.......................................46-50

Глава 4. БИОРИТМЫ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА И СТРУКТУРНО-

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ТРОМБОЦИТОВ У СТУДЕНТОВ ВУЗА В ПРЕДСЕССИОННЫЙ И СЕССИОННЫЙ ПЕРИОДЫ В

ЗИМНИЙ СЕЗОН ГОДА...................................................51-73

4.1.Суточная динамика системы гемостаза у студентов в предсессионный

и сессионный периоды в зимний сезон года...........................51-58

4.2. Суточная динамика показателей структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов у студентов в предсессионный и сессионный периоды в зимний сезон года..........................58-73

4.2.1.Перекисное окисление........................................................58-64

4.2.2.Антиоксидантная система защиты.........................................65-73

Глава 5. БИОРИТМЫ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА И СТРУКТУРНО-

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ТРОМБОЦИТОВ У СТУДЕНТОВ ВУЗА В ПРЕДСЕССИОННЫЙ И СЕССИОННЫЙ ПЕРИОДЫ В ЛЕТНИЙ СЕЗОН ГОДА.....................................................74-98

5.1. Суточная динамика системы гемостаза у студентов в предсессионный и сессионный периоды в летний сезон года............................74-83

5.2. Суточная динамика показателей структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов у студентов в предсессионный

и сессионный периоды в летний сезон года............................84-98

5.2.1 .Перекисное окисление......................................................84-90

5.2.2.Антиоксидантная система защиты.......................................90-98

Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ...................................................

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................

..99-107

.108-109

110-137

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ

а-ТФ - альфа-токоферол

А0 - минимальная амплитуда

Ат - максимальная амплитуда

АОЗ - антиоксидантная защита

ГПО - глутатионпероксидаза

ДК - диеновые конъюгаты

ЖК - жирные кислоты

КАТ - катал аза

ЛП - липопротеиды

ЛФХ - лизофосфатидилхолин

МДА - малоновый диальдегид

ПНЖК - полинасыщенные жирные кислоты

ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СОД - супероксидцисмутаза

СРОЛ - свободно-радикальное окисление липидов

СФМ - сфингомиелин

Т1 - начало свертывания крови

Т2 - конец свертывания крови

Т3 - общая продолжительность свертывания крови

Тц - тромбоциты

ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин

ФЭА - фосфатидилэтаноламин

ХС - холестерин

ШО - шиффовые основания

ЭЛКГ - электрокоагулограмма

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Успешное решение задач по совершенствованию подготовки высококвалифицированных кадров тесно связано с укреплением и охраной здоровья, а также с повышением работоспособности студенческой молодежи (Н.А.Агаджанян с соавт., 1997; А.Г.Щедрина, 1988 и др.; В.С.Соловьев, 1998).

Студенты составляют особую социальную группу, объединенную определенным возрастом, характерными условиями труда и жизни. Адаптация к комплексу новых факторов, специфичных к Высшей школе, представляет собой сложный процесс и сопровождается значительным напряжением компенсаторно-приспособительных систем организма студентов. Увеличение заболеваемо-^ сти студентов происходит на фоне заметного снижения общего уровня их физического развития, что снижает эффективность учебного процесса, а в дальнейшем ограничивает их производственную и общественно-полезную деятельность (Т.М.Доценко с соавт., 1995; В.В.Колпаков с соавт., 1995, 1998; О.Л.Тарасова, Э.М.Казин, 1998; А.В.Брагин,1998).

В целенаправленной деятельности студентов эмоциональное напряжение обязательный компонент процесса обучения. Большое количество зачетов, экзаменов, рост объема информации и дефицит времени на ее переработку, существенные изменения в социальной среде представляют далеко неполный перечень факторов, порождающих застойные отрицательные эмоции. Наряду с проведением запланированных медицинских осмотров есть необходимость изучения динамики различных функциональных показателей и оценки ее адекватность к предлагаемым учебным нагрузкам. Наиболее оптимальным в этих условиях является хронофизиологический подход.

В настоящее время биологические ритмы человека рассматриваются в качестве универсального критерия функционального состояния организма и 1 эффективности приспособления его к окружающей среде (Н.А.Агаджанян,

1981, 1982, 1991, 1993, 1995, 1998; Г.Д.Губин и соавт., 1980, 1991; Ю.А.Романов, 1981, 1990; Р.Н.Заславская, 1989, 1994; В.В.Колпаков, 1981,

1982, 1987, 1991,1998).

Система гемостаза - одна из многих систем, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма. Вместе с тем, данная система при наличии ярко выраженного конечного результата функционирования - обеспечения жидкого состояния крови в сосудистом русле, обладает высокой лабильностью ее составляющих (Н.М.Фатеева, 1994; А.Ш.Бышевский, 1996). В связи с этим изучение временной организации системы гемостаза у студентов вуза может явиться основой для установления критериев оценки напряженности учебного процесса, а также разработки методов хронодиагностики для выявления ранних стадий заболеваний. Кроме того, даже физиологически ограниченный по интенсивности адренергический эффект при стрессе является активатором фос-фолиполиза, а следовательно, обновления и изменения структуры и функции мембран клеток (М.М.Рахимов, К.Т.Алматов, 1978; Ф.З.Меерсон, 1986; \^г.Н8ие11, 1977; Р.МаПо^а, 1980). В настоящее время установлено, что основными повреждающими агентами мембран в условиях стресса являются продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). Дисбаланс между свободными радикалами и антиоксидантной системой вызывает значительное нарушение функций мембран. Изучение состояния мембранных процессов является исключительно важным, поскольку именно эти процессы лежат в основе адгезии и агрегации тромбоцитов, играют существенную роль в пусковых механизмах пристеночного тромбообразования (Е.П.Панченко, 1992; Л.В.Шатилина, 1993; А.Ш.Бышевский, 1996; В.Г.Соловьев, 1998; Капеко М., 1992; Ваёшюпг., 1990).

В связи с этим, выполнение данной работы будет способствовать не только теоретическому обоснованию динамики временной организации системы гемостаза и структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов при учебном стрессе, но и разработке критериев и основ физиологической регламентации учебного процесса.

Цель работы. Изучение особенностей временной организации системы гемостаза и структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов у студентов на различных этапах учебной деятельности.

Основные задачи исследования:

1. Изучить суточную и ультрадианную динамику показателей системы гемостаза и основных структурно-функциональных параметров клеточных мембран тромбоцитов: активность процессов ПОЛ и ферментативного и неферментативного звеньев АОЗ в мембранах тромбоцитов у студентов медицинского вуза в начале учебного года.

2. Изучить суточную и ультрадианную динамику показателей системы гемостаза, основных структурно-функциональных параметров клеточных мембран тромбоцитов: активность процессов ПОЛ и ферментативного и неферментативного звеньев АОЗ в мембранах тромбоцитов у студентов медицинского вуза в предсессионный и сессионный периоды в зимний сезон года.

3. Изучить суточную и ультрадианную динамику показателей системы гемостаза, основных структурно-функциональных параметров клеточных мембран тромбоцитов: активность процессов ПОЛ и ферментативного и неферментативного звеньев АОЗ в мембранах тромбоцитов у студентов медицинского вуза в предсессионный и сессионный периоды в летний сезон года.

4. Разработать оценочные критерии динамики биоритмов системы гемостаза и структурно-функциональной организации клеточных мембран тромбоцитов у студентов на различных этапах учебной деятельности.

Научная новизна. Впервые проведено на протяжении учебного года комплексное изучение ультрадианной и суточной динамики свертывающей системы крови и структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов у студентов на различных этапах учебной деятельности. В результате проведенных исследований выделены две группы студентов: стрессустой-чивые и стрессчувствительные.

Впервые установлено, что у стрессчувствительных студентов в предсес-сионных условиях проявляется тенденция к гиперкоагуляции, разнонаправленные и неодновременные изменения показателей системы гемостаза (десинхро-низация 1-2 степени) с повышением реакции ПОЛ и снижением АОЗ. В сессионный период отмечается развитие десинхронизации 2-3 степени с сохранением активности реакции ПОЛ и еще большим угнетением АОЗ. У стрессу стой-чивых студентов проявление 1 степени десинхронизации наблюдается только в предсессионный период зимой с последующей стабилизацией среднесуточных параметров системы гемостаза, тенденцией к гипокоагуляции, восстановлением суточных ритмов и сохранением активности АОЗ.

Научно-практическая значимость. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Тюменской государственной медицинской академии и является фрагментом (шифр 214-07) Федеральной программы Министерства науки «Медико-биологические проблемы здоровья населения Тюменской области» раздел I "Охрана здоровья детей, подростков и студентов" (№ гос. регистрации - 01960012666).

В результате комплексного изучения временной организации системы гемостаза и структурно-функциональных свойств клеточных мембран тромбоцитов получены новые факты о закономерностях формирования адаптивных механизмов у студентов медицинского вуза на различных этапах учебной деятельности. Это позволило разработать объективные методы оценки состояния здоровья, более эффективно проводить текущую диагностику и предложить рациональные учебные режимы труда и отдыха. Полученные материалы исследования используются в преподавании на кафедрах нормальной физиологи, биохимии, фармакологии Тюменской государственной медицинской академии и на кафедре физиологии и анатомии человека и животных Тюменского государственного университета.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Система гемостаза и структурно-функциональные свойства клеточных мембран тромбоцитов у студентов медицинского вуза в начале учебного года имеют устойчивую временную организацию.

2. В условиях предсессионного стресса, как в летний, так и в зимний периоды выделены две группы студентов: стрессустойчивые и стрессчувствительные.

3. По сравнению со стрессустойчивыми студентами у стрессчувствительных в предсессионный период происходят разнонаправленные и неодновременные изменения показателей системы гемостаза (десинхронизация 1-2 степени) с повышением реакции ПОЛ и снижением АОЗ.

4. По сравнению со стрессу стойчивыми студентами у стрессчувствительных в сессионный период отмечается десинхронизация 2-3 степени со снижением ПОЛ и значительным угнетением АОЗ.

5. У стрессустойчивых студентов проявление десинхронизации 1 степени наблюдается только в предсессионный период зимней сессии с последующей стабилизацией среднесуточных параметров системы гемостаза, тенденцией к гипокоагуляции, восстановлением суточных ритмов и сохранением активности АОЗ.

Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации доложены и обсуждены на III съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1997), на XVII съезде физиологов России (Ростов-на-Дону, 1998), на региональной научно-практической конференции «Пожилой человек качество жизни» (Тюмень, 1998), на V Международной конференции «Биоак-сидант» (Москва, 1998), на Международном симпозиуме «Медицина и охрана здоровья» (Тюмень, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, обсуждения полученных результатов, выводов и списка литературы (отечественной - 305 и иностранной - 88 источников). Работа содержит 28 таблиц и 33 рисунка.

ГЛАВА 1. ХРОНОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА И СТРУКТУРНО - ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН ТРОМБОЦИТОВ В

НОРМЕ, ПРИ РЕАКЦИЯХ НАПРЯЖЕНИЯ И НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.1 Хронофизиологические аспекты свертывающей системы крови

В настоящее время биологические ритмы человека рассматриваются в качестве универсального критерия функционального состояния организма и эффективности приспособления его к окружающей среде (Н.А.Агаджанян, 1981, 1982, 1984, 1991, 1993; В.В.Колпаков, 1982, 1987, 1991; Г.Д.Губин и соавт., 1991; Н.Р.Деряпа и соавт., 1985; Ю.А.Романов, 1990 и др.). Наличие биоритмов установлено у достаточно широкого круга физиологических функций (Н.Л.Асланян, 1985; Г.В.Федосеев, 1984; Б.М.Гехт, 1985; А.М.Вейн, 1983; Ф.И.Комаров, 1983; Е.И.Кримкевич, 1979; В.М.Дильман, 1986).

1.1.1. Характеристика биоритмов системы гемостаза в норме.

Изучению циркадианного ритма процесса гемокоагуляции здорового человека посвящены немногочисленные исследования (И.Е.Генелина и соавт., 1975,1976; Р.М.Заславская и соавт., 1972-1992; О.К.Николенко и соавт., 1985; Н.М.Сазонова, 1972, 1973; Ш.Б.Суманова, 1977; Л.Г.Хетагурова, 1992; Н.М.Фатеева, 1994).

Рядом авторов приводятся противоречивые сведения о суточных колебаниях показателей системы гемостаза человека. Так, С.А.Георгиева (1975), Mann (1967) обнаружили повышение свертываемости и фибринолитической активности в дневные часы, усиление адгезивности тромбоцитов в ночные часы. В исследованиях В.П.Балуды с соавт. (1978) отмечается изменения общей свертывающей способности, активности фибринолиза, числа и функциональной ак-

тивности тромбоцитов, концентрации и активности прокоагулянтов и естественных циркулирующих антикоагулянтов в течение суток. Так, число тромбоцитов уменьшается в вечерние и ночные часы, достигая минимума в 2 и 4 ч ночи и максимума в утренние и дневные часы. Рост числа тромбоцитов сопровождается снижением их адгезивных свойств. Повышается в ночные часы толерантность плазмы к гепарину.

Положение о наличии двухфазного суточного профиля показателей гемо-коагуляции у практически здоровых лиц подтвердили в своих исследованиях Р.М.Заславская и соавт. (1972, 1993); Е.Г.Перепелкин (1976, 1985, 1993); Н.М.Сазонова (1972); О.К.Николенко (1983, 1985); В.Ш(1аг, КАккос (1996); А.КусЬелузк!, Т.Цгапо, Т.Ыакапо, У.Такас1а (1996). В работах данных авторов двухфазность суточного ритма свертывающей системы крови проявлялась в виде гиперкоагуляции с 12 до 17 часов и гипокоагуляции с 2 до 4 часов суток. По мнению исследователей, такая ритмичность показателей гемокоагуляции здоровых людей опр