Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 9
1.1 Анализ роли реологических свойств крови в обеспечении ее транспортной функции 9
1.2 Влияние вязкости плазмы на текучесть цельной крови в норме и при метаболических расстройствах 11
1.3 Гематокрит как реологическая характеристика крови 13
1.4 Агрегация эритроцитов и ее механизмы 15
1.5 Деформируемость эритроцитов и текучесть крови- 24
1.6 Клеточные и молекулярные механизмы изменений микрореологических свойств эритроцитов в норме и при метаболических нарушениях 30
Глава 2 Организация, материалы и методы исследования 38
2.1 Описание объекта исследований (группы) 38
2.2 Методы регистрации реологических свойств крови 40
2.3 Биохимические и гематологические методы исследования 47
2.4 Статистическая обработка результатов 48
Глава 3 Результаты исследования параметров гемореологического профиля при метаболических нарушениях49
3.1 Анализ основных макрореологических характеристик, ассоциированных с метаболическими изменениями в организме 49
3.2 Влияние однократного действия реологически активного препарата пентоксифиллина (Трентал) на микрореологические свойства эритроцитов 57
Глава 4 Анализ влияния метаболических гормонов и простагландинов на микрореологические свойства эритроцитов 60
Глава 5 Заключение 88
Выводы 108
Список 111
литературы
- Влияние вязкости плазмы на текучесть цельной крови в норме и при метаболических расстройствах
- Клеточные и молекулярные механизмы изменений микрореологических свойств эритроцитов в норме и при метаболических нарушениях
- Методы регистрации реологических свойств крови
- Анализ основных макрореологических характеристик, ассоциированных с метаболическими изменениями в организме
Введение к работе
Актуальность исследования. Процессы обмена веществ в организме или метаболизм связаны с транспортом кислорода и субстратов окисления в тканевые микрорайоны и последующим удалением из них продуктов белкового, жирового и углеводного обмена, жидкости и СОг. Это достигается скоординированной деятельностью разных систем организма и, в том числе, системы крови (Р. Эккерт и др., 1991). В этой связи важным свойством крови является ее оптимальная текучесть (К. Каро и др., 1981, В.А. Левтов и др., 1982). Она зависит от вязкости и ее определяющих факторов, таких как вязкость плазмы, концентрация клеток (гематокрит), агрегация и деформация эритроцитов (А.В. Муравьев, 1993; S. Forconi, М. Guerrini, 1996). В разных условиях, как в норме, так и при патологии, изменения текучести крови и ее транспортного потенциала связывают, в основном, с количественными перестройками вышеуказанных факторов (Н.Н. Фирсов, П.Х. Джанашия, 2008; L. Dintenfass, 1985; J.F. Stoltz et al., 1991; O.K. Baskurt et al., 2007). Вместе с тем появляются работы, в которых приводятся факты, свидетельствующие об изменениях микрореологических свойств клеток крови и, в том числе, эритроцитов при действии биологических регуляторов. Так, Т. Oonishi et al. (1997) указывали на существенное изменение фильтруемости этих клеток после инкубации с адреналином и простагландином Еь Об изменении агрегации и деформируемости эритроцитов под влиянием адреналина и инсулина сообщали S. Hilario et al. (1999) и И.А. Тихомирова (2006). Важно иметь в виду, что эти гормоны и простагландины участвуют в регуляции метаболизма. С другой стороны, имеются работы, в которых приведены данные о существенном изменении реологических свойств крови при расстройствах метаболизма, например, при диабете (В.А. Галенок и др., 1987; J.F. Bran et al., 1998; N. Babu, M. Singh, 2005). Эритроциты лиц больных диабетом в течение всего периода их жизни находятся в условиях повышенного уровня глюкозы. Это сочетается с ухудшением их деформируемости и приростом агрегации (О. Linderkamp et al., 1999; М. Singh, S. Shin, 2009). Сниженный уровень инсулина при диабете первого типа (J. Tepperman, Н. Tepperman, 1987) и измененная чувствительность к катехоламинам тоже могут сказываться на функциональном состоянии эритроцитов и их микрореологических свойствах. При этом наличие функционально активных рецепторов на мембранах зрелых эритроцитов к ряду гормонов, таких как инсулин, адреналин и норадреналин (G. Sager et al., 1985; J. Sundquist et al., 1992; S. Tuvia et al., 1999; J.F. Horga et al., 2000), ставит два вопроса: 1) будут ли изменяться их микрореологические свойства при прямом стимулировании этих рецепторов соответст-
вующими агонистами и 2) каковы микрореологические реакции клеток на стимулирование разных подтипов этих рецепторов (адренорецепторов). Для ответа на эти и ряд других вопросов и было предпринято диссертационное исследование.
Цель исследования
Изучение параметров гемореологического профиля в норме и при метаболических расстройствах и анализ роли регуляторов метаболизма - гормонов и простагландинов - в изменениях микрореологических свойств эритроцитов.
Задачи исследования
Изучить особенности гемореологического профиля и транспортный потенциал крови в норме и при метаболических нарушениях у лиц с диабетом первого и второго типов.
Исследовать роль инсулина, адреналина и агонистов адренорецепторов в изменениях агрегации и деформируемости эритроцитов.
Изучить влияние простагландинов групп Е и Ф на микрореологические свойства эритроцитов: их агрегацию и деформируемость.
Научная новизна исследования
Впервые проведено сравнительное исследование изменений параметров гемореологического профиля и транспортного потенциала крови в условиях метаболических расстройств - при диабете первого и второго типов. Показаны значительные изменения вязкости цельной крови, в основном обусловленные приростом вязкости плазмы. Определен вероятностный вклад разных реологических факторов, связанных с текучестью цельной крови. Установлено, что при метаболических расстройствах на долю вязкости плазмы может приходиться до 56% изменений текучести цельной крови, а на долю микрореологических свойств эритроцитов (их агрегацию и деформируемость) - 32%. Впервые показано, что транспортный потенциал крови при метаболических расстройствах снижен в среднем на 30%. При этом ведущая роль в его уменьшении принадлежит текучести крови (74%), которая в значительной степени обусловлена микрореологическими свойствами эритроцитов и в первую очередь их деформируемостью. Показана возможность срочной коррекции негативно измененных реологических свойств крови in vivo путем введения лекарственного препарата пентоксифиллина, обладающего способностью ингибировать активность фосфодиэстераз в клетках. Найдена
положительная корреляция между агрегацией эритроцитов и концентрацией глюкозы. В опытах in vitro установлено, что при концентрации глюкозы 5 мМ величина агрегации эритроцитов минимальная. Впервые установлена разная степень изменения агрегации эритроцитов под влиянием инсулина в физиологических условиях и при метаболических нарушениях. Получены данные о дозозависимом влиянии инсулина на микрореологические характеристики эритроцитов. Впервые выполнен детальный анализ изменений агрегации и деформируемости эритроцитов при стимулировании разных подтипов адренорецепторов, показаны вероятные внутриклеточные сигнальные пути, связанные с этими физиологическими ответами клеток. Проведен анализ изменений деформируемости и агрегации эритроцитов под влиянием простагландинов. Показано, что простагландины группы Е благоприятно влияют на микрореологию эритроцитов: снижают их агрегацию и увеличивают деформируемость, тогда как простагландин группы Ф (ПГФ2а), напротив, выраженно стимулировал агрегацию эритроцитов.
Теоретическая и практическая значимость работы
В исследовании показаны типичные отличия параметров гемо-реологического профиля при метаболических нарушениях от тех, что характерны для физиологической нормы. Получены новые количественные характеристики реологии крови, ее текучести и транспортного потенциала при метаболических расстройствах, связанных с инсулинозави-симым и инсулиннезависимым диабетом. Показана возможность срочной коррекции негативно измененных микрореологических параметров эритроцитов при использовании препарата пентоксифиллина с фосфодиэсте-разной ингибиторной активностью. В работе получены новые данные об особенностях влияния инсулина и адреналина, а также агонистов адренорецепторов на микрореологические свойства эритроцитов в физиологических условиях и на фоне расстройств метаболизма. Изучено влияние разных концентраций глюкозы на агрегацию и деформируемость клеток. Исследованы элементы внутриклеточных молекулярных сигнальных путей эритроцитов, связанных с изменениями их микрореологических параметров. Это может дать направление коррекционным мероприятиям -поиску и применению препаратов, адресно влияющих на клеточные молекулярные мишени, действие на которые приводит к позитивным микрореологическим эффектам. Результаты исследований дополняют знания о механизмах межклеточных взаимодействий, о влиянии сигнальных молекул эндокринной и паракринной природы на процессы агрегации и деформируемости эритроцитов. Материалы диссертации могут быть использованы для преподавания физиологии и патофизиологии, при напи-
сании обзоров, монографий и учебных пособий, а также служить основой для дальнейшей научно-исследовательской работы в данной области.
Основные положения, выносимые на защиту
В физиологических условиях у здоровых лиц гемореологический профиль отличается более высокой текучестью крови и ее эффективным транспортным потенциалом от профилей лиц с метаболическими нарушениями.
Инкубация эритроцитов с инсулином приводит к существенному дозо-зависимому снижению агрегации эритроцитов и умеренному приросту их деформируемости. Сходное влияние оказывает и глюкоза в физиологических концентрациях.
Адреналин дозозависимым образом повышает агрегацию эритроцитов и способствует умеренному приросту их деформируемости. Агонисты а-1 и а-2-адренорецепторов (фенилэфрин и клонидин) в избранных концентрациях также выраженно повышают агрегацию эритроцитов, но не влияют существенно на их деформируемость. Напротив, метапротеренол - агонист (З-адренорецепторов достоверно повышает деформируемость эритроцитов, но не оказывает существенного влияния на агрегацию клеток.
Механизмы регуляторного влияния гормонов на микорореологические свойства эритроцитов могут быть связаны с активацией аденилатциклаз-ного или кальциевого сигнальных путей в клетках.
Простагландины группы Е в избранных концентрациях проявляют позитивный микрореологический эффект: улучшают текучесть суспензий эритроцитов и снижают их агрегацию; тогда как простагландин Ф2а дозо-зависимо повышает агрегацию эритроцитов и не оказывает существенного влияния на их деформируемость.
Апробация результатов работы
Материалы диссертации доложены и обсуждены на V Международной конференции «Гемореология в микро- и макроциркуляции» (Ярославль, 2005); XX съезде физиологического общества им. Павлова (Москва, 2007); VI Международной конференции «Гемореология и микроциркуляция» (Ярославль, 2007); V Всероссийской конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2007); 14-й конференции по клинической гемореологии (Дрезден, Германия, 2007); Всероссийской школе-семинаре «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы» (Белгород, 2008, 2009); Всероссийской конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2008); IV Всероссийской с международным участием школе-
конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2008); Междуна-родном конгрессе по Биореологии (Пенсильвания, США, 2008); IV Всероссийской конференции «Клиническая гемостазиология и гемореология в сердечно-сосудистой хирургии» с международным участием (Москва, 2009); 15-й конференции по гемореологии (Сан-Мориц, Швейцария, 2009); на Европейской школе-конференции по Биореологии (Варна, Болгария, 2006, 2009).
Объем и структура диссертации
Влияние вязкости плазмы на текучесть цельной крови в норме и при метаболических расстройствах
По мнению большинства авторов реологические свойства плазмы в значительной мере определяет текучесть цельной крови, как на уровне регионарного кровообращения, так и в зоне микроциркуляции (В. А. Левтов и др., 1982; G. D. Lowe, J. С. Barbenel, 1988; R. Ajmani, 1997). Наряду с деформацией клеток крови на уровне истинных капилляров именно вязкость плазмы играет значительную роль в формировании сопротивления кровотоку (S. Chien, Н. Lipowsky, 1981; A. Pries, Т. Secomb, 1997, 2003). Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что плазма крови проявляет свойства жидкости ньютоновского типа (Е. W. Merrill et al., 1968; Т. Bohler et al., 1995). Наиболее существенный относительный вклад в изменение вязкости плазмы вносит фибриноген (В. А. Люсов и др., 1979; А. В. Муравьев, С. В. Чепоров, 2009; С. Е. Moms et al., 1990; Zs. Marton et al., 2001). Его концентрация в физиологических условиях составляет всего 2-4 г/л, что, казалось бы, немного по сравнению с общей концентрацией белков плазмы (60-80 г/л). Однако большая молекулярная масса и асимметричность молекул фибриногена обеспечивают величину вклада в общую вязкость плазмы порядка 25%. Подтверждением этому служит сравнительное исследование вязкости плазмы и сыворотки (где отсутствует фибриноген). Было показано, что вязкость сыворотки на 9-20% ниже, чем вязкость плазмы (К. Каро и др., 1981 А. В. Муравьев и др., 2002). Важно также иметь в виду, что изменение концентрации фибриногена в плазме крови сопровождается пропорциональными колебаниями агрегации эритроцитов. Наряду с альбуминами глобулины представляют собой основной белковый компонент плазмы крови. Прирост содержания глобулинов тоже сопровождается ростом вязкости плазмы (S. Charm et al., 1965). Отмечена умеренная корреляция между концентрацией глобулинов в плазме человеческой крови и ее вязкостью (М. London, 1997). Наиболее существенно вязкость плазмы возрастает в патологических условиях при нарастании концентрации фибриногена и глобулинов (А. В. Замышляев, 2002; В. Bauduceau et al., 1995).
При анализе кровотока, особенно на уровне микроциркуляции, необходимо иметь в виду, что эритроциты в истинных капиллярах движутся как единая система («поршневой» поток), а плазма образует слой «смазывающей» жидкости между форменными элементами и стенкой микрососуда (В. В. Куприянов и др., 1975; P. Gaehtgens, 1987; J J. Bishop et al., 2001). Толщина этого слоя может варьировать при уменьшении диаметра сосуда (эффект Фареуса-Линдквиста), при изменениях скорости течения, а также при агрега-тообразовании (О. В. Алексеев, 1981; К. Каро и др., 1981; J. Barras, 1969; Н. Schmid-Schonbein et al., 1982).
В условиях метаболических нарушений при сахарном диабете отмечается увеличение вязкости плазмы (А. В. Муравьев и др., 2009; L. Dintenfass, 1981; С. Le Devehat, 1989, В. Bauduceau et al., 1995). Повышенная вязкость плазмы при метаболических расстройствах является причиной прироста периферического сосудистого сопротивления и проявлением диабетической нефропатии и ретинопатии (М. J. Young et al., 1996; С. Le Devehat et al., 2001). Гемореологические изменения с характерно высокой вязкостью плазмы сочетались у лиц с диабетом со снижением напряжения кислорода в коже. Об этом свидетельствовали данные измерения tc?02 (транскутантного напряжения кислорода) (С. Le Devehat et al., 1990; M. R. Boisseau, 2001). При исследовании взаимосвязи гемореологических нарушений с метаболическими расстройствами было четко установлено, что вязкость плазмы положительно коррелирует с фибриногенемией (A. Cella et al., 1990). Высокая концентрация фибриногена в плазме и значительный прирост ее вязкости рассматриваются как важные и самостоятельные факторы риска сосудистых осложнений (Е. Ernst, 1990; S. Carroll et al., 2000), в том числа и поражений периферических артерий (G. D. Lowe et al., 1993; R. E. Marioni, 2009, B. Poredos, P. Zizek, 1996). С другой стороны, снижение концентрации фибриногена и глобулинов, а, следовательно, и вязкости плазмы, приводило к нормализации параметров сосудистого русла и улучшению функций органов и систем (М. Blaha et al., 2009). Однако точных и детальных данных о механизмах повышения вязкости плазмы и о реологических последствиях этого изменения для цельной крови и ее транспортного потенциала в условиях метаболического дисбаланса в литературе приведено недостаточно.
Гематокрит как реологическая характеристика крови В классических работах по реологии жидкостей было показано, что концентрация суспензии самым существенным образом влияет на ее вязкость при постоянной температуре (М. Reiner, 1949; У. Уилкинсон, 1964; L. Dintenfass, 1977; D. Quemada, 1978). Так, если нанести на график величину гематокрита и вязкости суспензии (в изотоническом растворе NaCl), то получается почти прямая зависимость (рис. 2).
Изменение вязкости суспензии эритроцитов в изотоническом растворе при изменении концентрации клеток от 20 до 50% (Собственная вязкость раствора- 1,10 мПа-с, при 20С, Е. А. Викторова, 2009)
В цельной крови суспензионная концентрация определяется в основном числом эритроцитов в объеме плазмы или гематокритом. Величина последнего зависит от числа эритроцитов, клеточной геометрии, объема захваченной ими плазмы и деформируемости клеток (R. Mueller and F. Lehrash, 1981). Следовательно, изменение концентрации эритроцитов существенно сказывается на текучести их суспензий или цельной крови. Это наблюдается, например, в физиологических условиях, при мышечной нагрузке или стрессе, когда происходит прирост концентрации эритроцитов (А. В. Муравьев, 1993; Е. Ernst, A. Matrai, 1985, J. F. Brun et al., 1995). Механизм подобных изменений связывают с усилением капиллярной фильтрации в мышцах при их активной работе (В. Н. Левин, А. В. Муравьев, 1985). Такая адаптивная реакция увеличивает кислородную емкость крови и, тем самым, повышает эффективность транспорта кислорода и его доставку в ткани (А. В. Муравьев и др., 2007; J. F. Stoltz et al., 1991). Вместе с тем, анализ объемного потока через сосудистое русло на основе уравнения Пуазейля (К. Каро и др., 1981) показывает, что прирост концентрации эритроцитов - носителей кислорода, может быть нейтрализован опережающим нарастанием вязкости крови и как следствие этого - падением объемной скорости кровотока (А. В. Муравьев и др. 2002; J. Stoltz, 1991; J. Brim et al., 1995). Принято считать, что оптимальным для эффективного транспорта кислорода является гематокрит 40-42% (А. В. Муравьев и др., 2005; К. Messmer, 1982). В немногочисленных работах, посвященных анализу изменений гематокрита, у лиц с метаболическим синдромом не выявлено статистически достоверных различий этого показателя по сравнению с данными здоровых лиц (J. R. Attali et al., 1990; A. Cella et al., 1990; M. J. Young et al., 1996).
Клеточные и молекулярные механизмы изменений микрореологических свойств эритроцитов в норме и при метаболических нарушениях
Баланс регуляторных механизмов, в том числе эндо- и паракринных, может нарушаться в условиях метаболических расстройств (Дж. Теппермен, X. Теппермен, 1989). Для реализации действия внеклеточных сигнальных молекул необходимо иметь функционально активные рецепторы клеточной мембраны или активные регуляторные центры ферментов. Экспериментально было доказано наличие в мембранах эритроцитов человека а- и р адренорецепторов (Н. Rasmussen et al., 1975; J. Sundquist et al., 1992; S. Tuvia et al., 1999), рецепторов к инсулину (К. Gambhir et al., 1978; S. Bhattacharaya et al., 2001), церулоплазмину (Saenko E., Yaropolov A., 1990), эндотелину -1 (Sakashita K. et al., 1999), а также наличие пуринергических (тип P2Y) и мус-кариновых холинергических рецепторов (L. Tang et al., 1984). Это свидетельствует о вовлечении эритроцитов в регуляторные процессы, направленные на координацию функций организма на разных уровнях его интеграции.
Как было сказано выше, такие микрореологические свойства эритроцитов, как их деформируемость и агрегация, являются формами клеточного поведения и определяют эффективность текучести крови на уровне микрососудов (P. Johnson, 1994; Н. J. Meiselman, 1993, 1990; G. В. Nash, 1991; S. Hilario, 1999; A. Pries, Т. Secomb, 2003). До сих пор не ясно, что именно обеспечивает инициацию процесса агрегации эритроцитов, какие регуляторные механизмы изменяют интенсивность ее протекания, как обеспечивается адаптация кровотока в условиях разного уровня объединения эритроцитов в агрегаты. Вместе с тем имеются сведения о том, что механическое поведение эритроцитов может изменяться под действием сигнальных молекул, в том числе под влиянием катехоламинов и ацетилхолина (А. В. Муравьев и др., 2005; Н. Rasmussen et al, 1975; Т. Oonishi et al., 1997; S. Hilario, 1999). При этом реакция клеток зависит от типа и соотношения рецепторов, экспрессированных на их поверхности, а также от вторичных мессенджеров, субстратов, киназ и др. (G. Clari et al., 1981; J. F. Horga, 2000; D. Miles, W. Kolch, 2000). В частности было показано, что адреналин в концентрациях от 10"10 М до 1 О 6 М оказывал дозозависимое влияние на фильтруемость эритроцитов (Т. Nakagawa, 1984; Т. Oonishi, 1997).
Известно, что адреналин более эффективно связывается с Р-адренергическими рецепторами, тогда как норадреналин - с а-адреноргическими структурами клеточных мембран (Дж. Теппермен, 1989; В. А. Ткачук, 1998). При этом, активация аг-адренорецепторов некоторых клеток, например тромбоцитов, сопряжена с внутриклеточными событиями через Gi-белок, тормозящий активность аденилатциклазы и снижающий уровень 3 5 - циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) (П. В. Авдонин 1985, Е. Б. Негреску,1989). Это приводит к стимулированию агрегации тромбоцитов (Е. Б. Негреску, 1989; В. А. Ткачук, 1998). С другой стороны, имеются данные о повышении в этих условиях внутриклеточной концентра-ции ионов Са (Т. Oonishi, 1997). Следовательно, связывание лиганда может стимулировать разные вторые посредники клеточных реакций (В. А. Ткачук, 1998). В связи с микрореологическими эффектами катехоламинов, уместно заметить, что они, по мнению некоторых авторов (R. Azoui et al., 1994), могут накапливаться на мембранах эритроцитов. Этот процесс является обратимым и ингибируется при уменьшении температуры и снижении напряжения 02 в крови. При гипоксии уменьшается содержание катехоламинов в мембранах эритроцитов, при этом соотношение адреналин/норадреналин смещается в сторону увеличения доли адреналина (Н. I. Mardar et al., 1998).
Плазма, тромбоциты и эритроциты здоровых лиц содержат как свободные, так и конъюгированные катехоламины (адреналин, норадреналин и дофамин). Соотношение содержания свободных катехолахминов тромбоцит/плазма составило для норадреналина 533, для адреналина — 502 и для дофамина - 149. Те же соотношения распределения свободных катехолами-нов между эритроцитами и плазмой равнялось 1,04, 1,13 и 4,5 соответственно (D. Ratge et al., 1991). При этом важно заметить, что концентрация кате-холаминов в крови увеличивается под действием различных факторов, однако, содержание норадреналина возрастает быстрее, чем адреналина (D. Robertson et al., 1979). Так, например, прирост концентрации норадреналина отмечается уже при легких физических нагрузках, тогда как уровень адреналина повышается лишь при напряженной мышечной деятельности (Т. А. Kotchen et al., 1971). Концентрация адреналина в плазме редко превышает 1 нМ, в то время как концентрация норадреналина может быть на порядок выше (S. К. Pehrsson et al., 1988; P. Hjemdahl, 1993).
Функциональным антагонистом адреналину и норадреналину при реализации метаболических реакций в организме является инсулин (Р. Эккерт и др., 1991). Инсулин - филогенетически древняя молекула: вещество, взаимодействующее с антителами к инсулину и обладающее биологической активностью инсулина в жировых клетках млекопитающих, обнаружено у бактерий и дрожжей, однако функциональная роль его не известна. Инсулин, сходный с инсулином млекопитающих, синтезируется Р-клетками миксин, существующих уже 500 000 000 лет (Дж. Теппермен, 1989).
Для связывания инсулина клетки имеют соответствующие рецепторы. Что касается клеток крови, например, зрелых эритроцитов, то на них насчитывается примерно 500 инсулиновых рецепторов (М. L. Harrison, 1994). Конечно, это немного по сравнению с десятками и сотнями тысяч ионных каналов мембран клеток, однако следует заметить, что в человеческих эритроцитах содержится большое число функционально активных тирозинкиназ (G. Minetti et al., 2004), через активацию которых возможно сигнальное действие инсулина (Д. Фаллер, Д. Шилдс, 2003; W. Tong et al., 2005).
Поскольку инсулин является только первым звеном регуляторного каскада с его участием, то полученные к настоящему времени результаты исследований структурно-функциональной организации всего сигнального пути свидетельствуют в пользу существования следующей регуляторной цепи: рецептор-тирозинкиназа — Gi-белок — фосфатидилинзитол-3-киназа (РІЗК) — протеинкиназа С, -» Gs-белок - АЦ —» цАМР — протеинкиназа А (Дж. Филдс, М. Фаллер, 2003). Результаты исследований указывают на то, что АЦСМ (аденилатциклазный сигнальный механизм) действия инсулина по своей структурно-функциональной организации существенно отличается от АЦ (аденилатциклазной) сигнальной системы, осуществляющей действие обширной группы гормонов (катехоламины, глюкагон, гипофизарные гормоны и др.) и включающей рецептор, сопряженный с G-белками. Имеются по крайней мере два отличия. Во-первых, трансдукция сигналов, генерируемых пептидами инсулинового ряда, реализуется через рецептор тирозинки-назного типа. Согласно теоретическим исследованиям (Е. А. Шпаков, 1996, 1999) и экспериментальным данным (Е. A. Okamolo, 1993), он также способен сопрягаться с G-белками (Gi, Go, Gs,), возможно, прямо или через посредство ряда специфических субстратов рецептора инсулина (ИРС1 , ИРС2 , ИРСЗ , ИРС4) (A. Saltiel, 1996). Во-вторых, активирующее влияние инсулина и родственных ему пептидов на аденилатциклазу опосредуется через более длинную сигнальную цепь, которая включает наряду с Gs-белком и АЦ следующие дополнительные блоки: Gi-белок, ФИ-З-К и ПКС (протеинкиназа С) (Е. А. Перцева, 1996, 1999).
Методы регистрации реологических свойств крови
При метаболических расстройствах при диабете типа 1 высокий уровень глюкозы (10,66±3,52 мМ) сочетался с существенными негативными перестройками параметров гемореологического профиля лиц группы 1. Как видно из данных, приведенных в табл. 2, вязкость крови, измеренная при высокой скорости сдвига, на 25% (р 0,05) была выше, чем в группе здоровых лиц. Поскольку такой важный фактор, определяющий величину текучести цельной крови, как гематокрит практически не отличался у лиц с метаболическими расстройствами, то основная причина высокой вязкости у лиц группы 1, вероятно, связана с вязкостью плазмы. На это указывала существенная разница этой реологической характеристики между группами, которая составила 0,57 мПа-с или около 30% (р 0,05) (табл. 2). Вторым убедительным доказательством вклада вязкости плазмы в текучесть цельной крови служило то обстоятельство, что относительная вязкость практически не различалась в двух сравниваемых группах (табл. 2). Из-за значительного прироста вязкости крови и при несколько сниженном показателе гематокрита показатель эффективности транспорта кислорода кровью (отношение Hct/riKi) оказался почти на 30% меньше, чем в контроле (рис. 5). Это сочеталось и с более низким гемоглобином у лиц группы 1 (табл. 6).
Все микрореологические характеристики эритроцитов были негативно изменены у лиц первой группы (табл. 3). Так комплекс показателей деформируемости эритроцитов отличался в этой группе от данных контроля на 9— 39%. Это касалось и вязкости суспензий эритроцитов, которая на 39% (р 0,05), повышен был индекс ригидности, а ИУЭ отличался меньшей, чем в контроле величиной (табл. 3; рис. 9).
Другое микрореологическое свойство эритроцитов - их агрегация - выраженно отличалось у лиц с метаболическим дисбалансом от данных здоровых лиц. На это указывало увеличение ПА на 108 % (р 0,05) и существенно более высокий интегральный индекс агрегации (ИИА). В послед
При анализе гемореологического профиля лиц второй группы было найдено, что макрореологические параметры в целом изменены сходным образом с тем, что зарегистрированы в группе 1 (табл. 2 и 4). Так, вязкость цельной крови при высокой скорости сдвига оказалась на 34% выше, чем в контроле. Это определялось в первую очередь вязкостью плазмы, которая на 31% (р 0,05) была выше, чем в контроле. Расчет относительно вязкости крови показал, что вклад вязкости плазмы был наиболее существенной причиной снижения текучести цельной крови. Что касается гематокрита, то его величина в группе 2, также как и в группе 1, достоверно не отличалась от данных контрольной группы. Различия составили всего 2% и не были статистически достоверными (табл. 4). текучесть крови на уровне крупных сосудов существенно снижена при мета 54 болических расстройствах у лиц с диабетом первого и второго типов. Это сочеталось с достоверным уменьшением транспортного потенциала крови на треть по сравнению со здоровыми лицами. суспензии эритроцитов при высоком напряжении сдвига (2,0 Н-м" )
У лиц второй группы микрореологические характеристики эритроцитов существенно отличались от данных группы контроля. Величина различий была сопоставимой с той, что зарегистрирована в группе 1 (табл. 3 и 5). Величины текучести суспензии эритроцитов в изотоническом растворе практически совпадали (4,77 и 4,84 мПа-с, в первой и второй группах соответственно). Различия ИУЭ тоже не превышали 0,006 отн. ед. Что касается агрегации эритроцитов, то она в этой группе была достоверно повышена, однако различия оказались несколько меньшими, чем в первой группе (рис. 14).
Необходимо заметить, что в обеих группах наблюдения средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах (МСНС), как косвенный показатель цитоплазматической вязкости клеток практически не отличалась от величин контрольной группы (табл. 3 и 5). Следовательно, основной механизм негативного изменения деформируемости эритроцитов был связан с мембранными свойствами клеток. Точное измерение вклада мембранных свойств в деформацию эритроцитов, производили путем определения степени их вытягивания сдвиговым потоком в микрокамере (рис. 8). Оказалось, что у лиц с метаболическим дисбалансом ИУЭ был на 14-16% (р 0,05) меньше, чем в контрольной группе.
Анализ основных макрореологических характеристик, ассоциированных с метаболическими изменениями в организме
При анализе полученных данных исследования параметров гемореоло-гического профиля и транспортного потенциала крови у лиц с метаболическими изменениями на фоне инсулиновой недостаточности обращает на себя внимание высокая вязкость цельной крови. На четверть более высокая вязкость крови была обусловлена главным образом высокой вязкостью плазмы. На это указывала положительная корреляция этих двух реологических характеристик (г=0,748; р 0,05). Тогда как с гематокритом вязкость крови коррелировала с коэффициентом, равным 0,344. Кроме того, расчет относительной вязкости показал, что ее величина не отличалась от данных контрольной группы. Все это свидетельствует о доминирующей роли вязкости плазмы в изменениях текучести цельной крови. Расчет коэффициента детерминации (А. В. Муравьев, 1993) показал, что на долю вязкости плазмы может приходиться 56% вклада в изменения текучести цельной крови у лиц группы 1, тогда как на гематокрит только 12% (рис. 41). Остальные 32% - это вклад микрореологических характеристик эритроцитов. Увеличение вязкости плазмы у лиц с метаболическими расстройствами может отрицательно сказываться на кровообращении в целом (С. Le Devehat et al., 2001). В частности, это приводит к повышению периферического сосудистого сопротивления (М. J. Young et al., 1996) и ухудшению оксигенации тканей (М. R. Boisseau, 2001). Расчет индекса эффективности транспорта кислорода кровью показал, что в группе здоровых лиц он был на 30% выше, чем в группе с метаболическими расстройствами. Низкий транспортный потенциал крови у лиц группы 1 связан главным образом с вязкостным компонентом. Это подтверждалось и наличием корреляции между индексом транспорта кислорода и вязкостью крови, где коэффициент корреляции составил - 0,860, р 0,01. Выраженную зависимость транспорта кислорода от величины вязкого сопротивления наблюдали и другие авторы (Е. П. Сулоев, 1995; Д. В. Борисов, 2006; J. F. Brun et al., 1995). С другой стороны, высокая вязкость плазмы у лиц двух групп с метаболическими расстройствами могла служить компенсацией повышенной ригидности эритроцитов. Известно, что конечный эффект деформации эритроцитов - это результат действия деформирующих клетку факторов (А.В. Муравьев, 1993; J. Dormandy, 1980) и собственной способности эритроцитов к деформации (их деформируемость). Поскольку последняя была значительно снижена (в среднем на 21%), то 30%-ное повышение вязкости плазмы, одного из основных факторов деформации (рис. 42), могло обеспечить эффективную передачу деформирующей силы на эритроциты при их движении в обменных микрососудах (D. Quemada, 1978, Т. Secomb, 1987; A. Pries, Т. Secomb, 2003).
Детальный анализ роли микрореологических характеристик в текучести цельной крови выявил значительный вклад деформируемости эритроцитов. Это характерно для вязкости крови, зарегистрированной при высоких скоростях сдвига (В. А. Левтов и др., 1982; В. А. Галенок и др., 1987; J. F. Stoltz et al., 1991). В свою очередь было показано, что сниженная деформируемость у лиц с метаболическими расстройствами выраженно коррелирова-ла с индексом транспорта кислорода кровью. Коэффициент корреляции в группе здоровых лиц составил 0,661, тогда как в группе 1 он был равен 0,919. На высокую отрицательную корреляцию ригидности эритроцитов и эффективности транспорта указывали J. F. Bran et al. (1998).
У лиц с метаболическими расстройствами, обусловленными диабетом I и II типов, характер макро- и микрореологических изменений по сравнению с группой контроля был практически одинаков. Это касалось вязкости цельной крови, вязкости плазмы, гематокрита и связанного с этими параметрами показателя эффективности транспорта кислорода кровью. При этом наиболее значительные отличия от данных здоровых лиц были в микрореологической части реологического профиля. Наиболее существенные различия со здоровыми лицами, превышающими 100%, были в агрегации эритроцитов. Одной из причин значительного прироста агрегации мог быть высокий уровень глюкозы в крови у лиц с метаболическими расстройствами (S. Shin et al. 2008). Была найдена положительная корреляция между агрегацией эритроцитов и концентрацией глюкозы в плазме (г= 0,776; р 0,01; рис. 43).
Механизм изменения агрегации эритроцитов при высокой концентрации глюкозы в их суспензионной среде мог быть обусловлен выраженными отклонениями формы клеток от нормальной двояковогнутой в условиях повышенного уровня этого субстрата (N. Babu, М. Singh, 2004). Изменение формы сопровождается не только разной степенью пластичности эритроцитов (R. Rand., A. Burton, 1964), но и разной величиной их агрегации (G. Nash et al., 1987; P. Whittingstall et al., 1994).
Анализ макро- и микрореологических характеристик в норме и у лиц нарушением метаболизма выявил значительные различия по всем изученным параметрам. Проведенные расчеты показали, что разница между данными группы контроля и групп с метаболическим дисбалансом по макро-реологичесшм характеристикам профиля составила в среднем 26% на один показатель, тогда как для микрореологических параметров она была равна 50% (рис. 44).
Таким образом, можно полагать, что существенная роль в изменении всего гемореологического профиля крови и ее транспортного потенциала при метаболических расстройствах связано с микрореологическими свойствами эритроцитов.
![Физиологическое обоснование стабилометрии в оценке статического равновесия у детей младшего школьного возраста в норме и при нарушениях двигательной функции [Электронный ресурс]](/i/i/4601/182665.png "Физиологическое обоснование стабилометрии в оценке статического равновесия у детей младшего школьного возраста в норме и при нарушениях двигательной функции [Электронный ресурс] Савельев Михаил Юрьевич")
