Введение к работе
Актуальность темы. Ведущей функцией крови является транспорт газов и целого спектра веществ в тканевые микрорайоны и удаление продуктов метаболизма (В.В.Куприянов, Я.Л.Караганов, В.И.Козлов, 1975; А.М.Чернух, П.Н. Александров, О.В.Алексеев, 1975; О.В. Алексеев, 1981; B.Folkow, E.Niel, 1981; M.London, 1997). Для реализации этого в организме сформировалась целая функциональная система. Ее элементами являются: центральная гемодинамика, органный кровоток, микроциркуляция и гемореология (С.А.Селезнев, С.М.Вашетина, Г.С.Музаркевич, 1976; А.М.Чернух, 1979; П.Джонсон, 1982). Наиболее сложной по организации и выполняемым функциям является микрогсмоцігркуляция (В.И.Козлов, И.О.Тупицин, 1982; M.P.Wiedeman, 1981;B.Z\veifach, 1993).
Эффективность транспорта веществ в системе кровообращения определяется состоянием сосудистого тонуса и собственной текучестью крови (Б.Фолков, 1977; J.Stoitz,1991).
На уровне артериол, прекапиллярных артериол и лрекапиллярных сфинктеров регуляция кровотока зависит от величины тонуса гладких мышечных клеток, регулирующих внутренний диаметр сосудов (О.В.Алексеев, 1981).
На урвне нутритивных капилляров и в посткапиллярных венулах кровоток определяется, в основном, реологическими факторами -деформируемостью и агрегацией эритроцитов (T.Secomb, 1987, 1996). При неизменном сосудистом тонусе эффективность транспорта кислорода зависит от величины гематокрита и вязкости крови (S.Chien, 1977; J.Dormandy, 1980; J.Stoltz, 1990). Вьшіесказанное определяет важность исследования текучести крови и ее компонентов. Это составляет предмет гемореологии.
Основным параметром гемореологии является динамическая вязкость крови (В.А.Левтов, С.А.Регирер, Н.Х.Шадрина, 1982; В.А.Галенок, Е.В.Гостинская, В.Е.Диккер, 1987; E.Merrill et al.,1968; L.Dintenfass, 1977; T.Muellcr, 1982). Вязкость крови зависит от четырех основных факторов (T.Mueller, 1982): 1) вязкости плазмы, 2) гематокрита, 3) деформируемости клеток крови, 4) агрегации эритроцитов.
При активизации транспортной системы, например, при мышечной работе, текучесть крови определяет эффекпшность доставки юіслорода в ткани (А.В.Муравьев, 1993; Е.П.Сулоев, 1995; А.Д.Викулов, 1997; L.Dintenfass, B.Lake, І977; E.Ernst, AMatrai, 1986; J.Brun, P.Boulot,
J.Micallefetal.,1995).
Однако до настоящего времени нет комплексного анализа гемореологичесюго профиля, особенно его микрореологической части у людей при разных функциональных состояниях. Много не изученного остается в механизмах агрегации эритроцитов вообще и при мышечной деятельности в частности. Однако, с другой стороны известно, что до 50% всего сосудистого сопротивления в венозной системе связано с агрегацией эритроцитов. Все его изменения определяются процессом агрегация - дезагрегация этих клеток (P.Johnson, 1995).
Мышечная тренировка сопровождается расширением адаптивных возможностей организма, увеличением аэробной работоспособности, в том числе и за счет улучшения реологических свойств крови (А.В.Муравьев, 1993; А.В.Муравьев, Л.Г.Зайцев, М.И.Симаков, 1995; А.Д.Викулов, 1997; J.F.Bran et al., 1998).
С другой стороны, состояние, часто возникающее у лиц с низкой физической активностью, избыточной массой тела и частыми стрессовыми ситуациями это повышение артериального давления. Артериальная гипертония ограничивает адаптивные возможности организма. Литературные данные о взаимосвязи изменений АД с реологическими свойствами крови противоречивы. Имеются сведения об отсутствии выраженной взаимосвязи между вязкостью крови и артериальным давлением (L.Dintenfass, 1981). С другой стороны приводятся доказательства о коррелятивной связи между величиной АД и вязкостью крови, плазмы и гематокритным показателем (W.Koenig, 1985). Весь комплекс изменений гемореологических параметров при разных состояниях организма может быть представлен в виде характерного профиля.
Наші была разработана концепция гемореологических профилей. Для обеспечения оптимального функционирования систем организма необходимо их адекватное снабжение кислородом и питательными веществами. Для решения этой задачи важнейшей функцией является транспорт кровью этих веществ, который в свою очередь зависит от ее текучести. Известно, что текучесть крови или ее обратная величина -вязкость, комплексное свойство которое определяется влиянием 4 главных групп факторов: концентрация клеток - показатель гематокрита, вязкость плазмы, агрегаты эритроцитов и их деформация.
Все эти параметры более детально можно представить в виде полного гемореологического профиля. Это такой комплекс измеренных реологических характеристик цельной крови и эритрощггов, который
отражает состояние текучести крови и ее элементов. Для представления концепции профиля дается его графическое изображение, как выражение з процентах изменения величин реологических параметров относительно какой-либо системы отсчета (рис.1). Например: контроля, средних величин экспериментальных групп и т.д. (А.В.Муравьев, Л.Г.Зайцев, В.В.Якусевич и др., 1998).
Для реализации концепции гемореологического профиля можно использовать его изучение у лиц с повышенной физической активностью, где требуется существенная активация кислородно-транспортной функции крови. Известно, что доставка кислорода может быть снижена, как из-за высокой вязкости цельной крови, так и при нарушениях микрореологических свойств крови, а именно снижением их деформируемости и повышением агрегабельности. Для комплексной оценки текучести крови корректно регистрировать полный гемореологический профиль (А.В.Муравьев, Л.Г.Зайцев, В.В.Якусевич и др., 1998; ЛГ.Зайцев, И.Л.Зайцев, 1999).
Другим функциональным состоянием, при котором значительно сказываются изменения, является повышение артериального давления. Око несомненно сопровождается нарастанием общего периферического сопротивления (ОПС). ОПС зависит как от сосудистого тонуса, так и от
реологических свойств крови. Последнее обстоятельство делаег уместным применение концепции гемореологических профилей при анализе системы кровообращения у лиц с повышенным артериальным давлением (В.В.Якусевич, А.В.Муравьев, Л.Г.Зайцев, 1997; А.В.Муравьев, В.В.Якусевич, Л.Г.Зайцев и др., 1998; A.V.Muravyov, L.G.Zaitsev, V.V.Yakusevichetal., 1998).
Цель работы - осуществить комплексный анализ макро- и микрореологических параметров, входящих в геморсологические профили у мужчин и женщин при разных функциональных состояниях организма.
Исходя из поставленной цели решались следующие задачи исследования:
-
Изучить макро- и микрореологические параметры гемореологического профиля у физически здоровых мужчин и женщин. Провести сравнительный анализ гемореологических профилей мужчин и женщин.
-
Выявить общие черты и различия в изменениях комплекса реологических параметров крови в группах тренированных мужчин и женщин по сравнению с контролем. Определить отличия в гемореологических профилях тренированных мужчин и женщин.
-
Исследовать гемореологическис профили у мужчин и женщин с повышенным артериальным давлением. Проанализировать изменение гемореолопгческих профилей у мужчин и женщин с повышенным АД.
-
Исходя из анализа гемореологическігх профилей, выявить вклад каждого элемента профиля в шмпенсаторно-приспособительные реакции организма.
Научная новизна исследования. Впервые был проведен комплексный анализ гемореологических профилей у здоровых мужчин и женщин. Установлено, что вязкость цельной крови женщин достоверно ниже вязкости крови мужчин. Это обусловлено отличием составляющих гемореологических профилей. Низкая вязкость крови у женщин сочетается с более высокой вязкостью плазмы и суспензии эритроцитов, повышенной ригидностью эритроцитов и значительным альбумин-глобулиновым коэффициентом (АГК). Высокая вязкость крови мужчин сопровождается низкой вязкостью плазмы и суспензии эритроцитов, более высокой деформируемостью красных клеток и пониженной
способностью к агрегации.
Были раскрыты ведущие механизмы изменешгя текучести цельной крови в условиях систематической мышечной тренировки в аэробных условиях. Группа тренированных мужчин (ГТМ) и группа тренированных женщин (ГТЖ). Особое внимание было уделено микрореологическим параметрам профиля. Установлено, что текучесть цельной крови и эффективность транспорта кислорода главным образом зависят от вязкости плазмы, деформируемости и агрегации эритроцитов. Получены новые данные о механизмах агрегации эритроцитов при мышечной активности. Выязлена роль плазменных и собственно клеточных факторов в этом процессе.
Получены новые сведения об особенностях перестройки всего комплекса реологических параметров. В группах контроля и в ГТМ и ГТЖ обнаружены достоверные различия в вязкости цельной крови. Они связаны, главным образом, с изменением гематокритного показателя. Найдены его оптимальные величины, при которых транспорт кислорода кровью был максимальным для всех групп наблюдений. Установлена высокая степень взаимосвязи эффективности транспорта кислорода с величиной аэробной работоспособности.
Впервые было показано, что при повышенном артериальном давлении, как у мужчин (ПАДМ), так и у женщин (ПАДЖ) происходит нарушение всех параметров гемореологического профиля. Отмечено достоверное увеличение вязкости крови. Это привело к снижешпо кислородтранспортного потенциала крови в обеих группах. Вязкость суспензии эритроцитов как у мужчин так и у женщин была ниже чем в группах сравнения, уменьшался и коэффициент Тк, сп. Очевидно это свидетельствует об улучшении деформируемости эритроцитов и выступает в роли компенсирующего фактора. Продемонстрирована доминирующая роль вязкостного фактора в снгокении эффективности доставки кислорода в ткани. Выявлены особенности перестройки гемореологического профиля в группе мужчин с повышенным АД по сравнению с группой птертензивных женщин.
Теоретическая и практическая значимость работы. Данные полученные в исследовании объясняют механизмы адаптивной перестройки важнейшего звена транспорта субстратов и кислорода в организме - текущей крови. Значительная корреляционная зависимость между вязкостью крови и индексом транспорта кислорода с одной стороны и невысокая корреляция с гематокритом - с другой,
свидетельствуют о доминирующей роли текучести крови в обеспечении транспорта кислорода и потенциала аэробной работоспособности.
В теоретическом плане, представление результатов регистрации комплекса макро- и микрореологических параметров в виде гемореологического профиля дает возможность стандартизировать реологические исследования. Анализ гемореологического профиля у физически здоровых лиц, тренированных лгужчин и женщин, а также у мужчин и женщин с повышенным АД позволяет выявить наиболее существенные его изменения и при необходимости применять способы, ведущие к нормализации параметров. Полученные результаты дают возможность проводить дифференцированную диагностику гемореологических нарушений и в соответствии с их генезом применять адекватный способ коррекции.
Данные гемореологических исследований могут быть использованы в профилактической и клинической медицине, поскольку дают дополнительные сведения о механизмах изменения аэробной работоспособности как основе физического здоровья. Снижение вязкости крови уменьшает риск атеросклероза, а формирование физиологической гемодилюции ведет к сниженной концентрации фибриногена, ответственного за агрегацию эритроцитов.
Результаты исследования могут найти применение в физиологии двигательной активности, так как расширяют объем знаний и представлений о механизмах адаптации системы кровообращения в условиях мышечной деятельности.
Основные положения, выносимые па защиту:
-
Комплекс макро- и микрореологических параметров крови -геморсологическии профиль тренированных мужчин и женщин характеризуется позитивными изменениями всех его элементов по отношению к величинам здоровых нетренированных лиц: снижением вязкости крови и плазмы, уменьшением агрегации эритроцитов и повышением их деформируемости.
-
Эффективность транспорта кислорода кровью в большей степени связана с текучестью цельной крови, плазмы и деформируемостью эритроцитов, чем с концентрацией эритроцитов - носителей кислорода во всех группах наблюдений.
-
Типичным для гемореологического профиля лиц с гипертензией (у мужчин и женщин) является повышение вязкости цельной крови за счет подъема вязкости плазмы, гематокрита, агрегации эритроцитов. Основные механизмы геморсологических перестроек при повышенном АД связаны с высоким уровнем фибриногена и изменением соотношения альбумины/глобулины и альбумины/фибриноген. При таком соотношсігаи макро-и микрореологических параметров крови ее транспортный потенциал для кислорода выражено сшгжался.
-
В группе женщин, имеющих повышенное артериальное давление, было выявлено три варианта реологических изменений.
Группа 1 - вязкость крови при высоких напряжениях сдвига состаатяла менее 4,0 сП (гиповязкость).
Группа 2 - вязкость крови при высоких напряжениях сдвига в промежутке от 4,0 сП до 5,0 сП (нормальная вязкость).
Группа 3 - вязкость крови при высоигх напряжениях сдвига более 5,0 сП (гипервязкость).
5. При анализе полного гемореологического профиля в группах
мужчин и женщин обнаружена достоверно более высокая вязкость
цельной крови при высоких и низких напряжениях сдвига у мужчин во
всех группах. Низкая вязкость крови у женщин сочетается с меньшими
величинами гематокрита. Несмотря на высокую концентрацию
эритроцитов у мужчин, потенциальная эффективность доставки
кислорода у женщин была выше, и в первую очередь благодаря более
высокой текучести крови.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на: 1У Всесоюзном съезде патфизиологов (Кишинев, 1989); Constituent congress international society for patophusiology (Mosscpvv, 1991); First Asian congress for microcirculation (Osaka, 1993); Inter. 13th Puijo symposium «Diet, exercise and women's health» (Kuopio university printing office, 1993); Международной научно-практической конференции «Физігческая культура, спорті! здоровье нации»(Винница, 1994); научной конференции «Артериальная гипєргензия. Экспериментальные и клинические аспекты»(С.-Петербург, 1995); 2-й международной научно-пракпгческой конференции «Физігческая культура и спорт учащейся молодежи в развивающемся мире» (Шуя, 1996); международной конференции по микроциркуляции (Москва-Ярославль, 1997);
1 конгрессе ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997); 20 th European conference on Microcirculation (Paris, 1998); of Meeting Federation of the European Sosicy of Microcirculation (Germany, Tubingen, 1998); 2-й международной конференции «Микроциркуляция и гемореология» (Ярославль-Москва, 1999).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 213 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием методов исследования, 4-х глав с изложением полученных результатов, обсуждения, выводов, списіса литературы. Библиография включает 122 отечественных и 310 зарубелшых публикаций. Работа иллюстрирована 34 таблицами и 26 рисунками.