Введение к работе
Актуальность проблемы. Поддержание жидкого состояния циркулирующей крови - необходимое условие для нормального кровообращения и полноценного выполнения основных функций крови, в том числе, обеспечения тканей организма кислородом. Ключевая роль в формировании реологических свойств принадлежит наиболее многочисленным клеткам крови - эритроцитам. Своим количеством и корпускулярными характеристиками они определяют макро-, а способностью к деформации и агрегации микрореологические свойства крови (Левтов В.А.,1982; Козинец Г.И.,1997; Зинчук В.В., 1999; Муравьев А.В., 2000; Ройтман Е.В., 2003; Соловьева Т.И., 2006; Ганелина И.Е., 2011).
Реологическая активность эритроцитов может модулироваться адреналином благодаря наличию на их мембране специфических рецепторов. В зависимости от чувствительности рецепторов и энергетических ресурсов клеток адреналин оказывает на эритроциты разнонаправленное действие, способствуя как снижению, так и усилению их агрегации (Tuvia S., Moses A., et al, 1999; Муравьев А.В., 2005). Выраженность клеточного ответа на адренергический стимул адренореактивность эритроцитов (АРЭ) изменяется при действии разных факторов (Стрюк Р.И. и др, 2003) и отражает функциональное состояние симпато-адреналовой системы (Колобова Е.В. и др.,1996; Пономаренко В.А., Лапа В.В.,1997). Это позволяет использовать показатель АРЭ в качестве объективного прогностического критерия для оценки реологического статуса крови при изучении адаптационных процессов.
Эритроцитарные компоненты тесно взаимодействуют с плазменными и гемодинамическими реологическими факторами. В частности, дополнительная мембраноподобная поверхность большой площади, создаваемая циркулирующими в крови липопротеидами (ЛП) может стимулировать процесс агрегатообразования (Лопухова В.А, 1986; Викулов А.Д., 2003; Журавлева Т.Д. с соавт., 2003; Абрашкина Е.Д., 2010; Караман Ю.К., 2010). Макромолекулярный состав плазмы и величина гематокрита, главным образом, определяющие вязкость цельной крови, влияют на центральную гемодинамику, а агрегационная активность эритроцитов в сосудистом русле - на ее состояние в микроциркуляторном звене (Гущин
4 А.Г. и др., 2000). В свою очередь скорость кровотока в капиллярном русле изменяет агрегационную активность эритроцитов (Шмидт Р., 1996).
Формирование оптимальных реологических свойств крови имеет существенное значение как для сохранения ее суспензионной стабильности, так и обеспечения эффективной доставки кислорода тканям. Между тем гемореологические сдвиги возникают не только при патологических процессах, но вследствие адаптационных перестроек при действии на организм различных нагрузок и психо-эмоциональном напряжении, сопровождающихся мобилизацией системы красной крови и гемодинамики (Ройтман СМ., 1976; Горизонтов П.Д. и др., 1983; Шангин А.В., 1992; Попова Ю.А. 2005; Будук-оол Л.К. с соавт.., 2009; Крылов В.Н., 2010; 2011). К группе повышенного риска относятся студенты, которые в силу специфических условий труда и быта, систематических умственных и психоэмоциональных нагрузок испытывают напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов (Агаджанян И.А., 1998; Ширяев О.Ю.,2003). К тому же адаптация к комплексу новых требований, специфичных для высшей школы, протекает на фоне быстрого взросления и становления личности, т.е. очередного критического периода в развитии человека (Александров А.А.,1998; Гогин Е.Е., 1997). В связи с вышеизложенным актуальным представляется исследование гемореологических показателей у студентов разного возраста и пола в ходе адаптации к учебному процессу.
Реологические характеристики крови и их взаимосвязи безусловно находятся под контролем генетических факторов. Особый интерес представляет изучение генов, кодирующих компоненты ренин-ангиотензиновой системы, ключевая роль в которой принадлежит ангиотензин-конвертирующему ферменту (angiotensin I converting enzyme -АСЕ). Он участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов, питании клеток сосудов и миокарда (Nazarov, I.B., 2001; Пономаренко Г.Н. с соавт., 2005; Беленков Ю.Н., 2010; Загидуллин Н.Ш., 2010; Максимов М.Л., 2011). Учитывая это, можно предположить существование связи между полиморфизмом гена, кодирующего АСЕ, и свойствами кровотока.
Цель настоящего исследования заключается в комплексной оценке динамики эритроцитарных, плазменных, гемодинамических показателей реологического статуса крови с учетом вклада наследственного фактора
5 (полиморфизм гена АСЕ) и их взаимосвязей у студентов в процессе обучения.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи исследования:
1. Определить тендерную специфику макро- и микрореологических
параметров крови (гематокрита, среднего объема эритроцитов, средней
концентрации гемоглобина в эритроците), особенностей состава популяции
эритроцитов у студентов в процессе обучения.
Определить адренореактивность эритроцитов, частоту встречаемости разных типов адренореактивности эритроцитов, оценить направленность и выраженность агрегационной активности эритроцитов студентов на разных этапах обучения с учетом половой принадлежности.
Оценить показатели гемодинамики и на основе факторного анализа установить вклад внутриклеточных и сосудистых реологических характеристик у студентов в ходе учебной деятельности.
Выявить возрастную динамику и половую специфику показателей липидного спектра плазмы крови и их взаимосвязей с эритроцитарными и гемодинамическими параметрами у студентов в процессе обучения.
5. Оценить вклад генетического фактора по полиморфному гену
ангиотензин-конвертирующего фермента в реологический профиль крови.
Научная новизна исследования. Впервые проведена количественная оценка адренореактивности эритроцитов у студентов. Установлены ее половые особенности при адаптации к учебной деятельности: у девушек в ходе обучения увеличивается частота встречаемости дезагрегационного типа реакции; у юношей - агрегационного. Описана динамика эритроцитарной популяции, выражающаяся в снижении с возрастом степени анизоцитоза и увеличении в общем пуле доли крупных клеток. Выявлена половая специфика характера взаимоотношений между внутрисосудистыми и гемодинамическими параметрами: у юношей в отличие от девушек во все периоды учебы гематокрит и цитоплазматическая вязкость реципрокно связаны с ударным или минутным объемом крови; показатели липидного спектра плазмы влияют на реологические свойства эритроцитов (в 17-18 лет) и артериальное давление (у 21-22-летних). Показана ассоциация полиморфизма гена АСЕ (аллеля D) с повышенной агрегационной
6 активностью эритроцитов и с выраженным взаимовлиянием изученных реологических детерминант крови.
Теоритическая и практическая значимость. Разработанный способ количественной оценки адренореактивности эритроцитов внедрен в учебные спецкурсы по «физиологии крови» на кафедре морфологии, физиологии человека и животных биологического факультета БашГУ и может быть предложен для текущей оценки и прогнозирования (на основе учета генетического фактора по полимофизму гена АСЕ) реологического потенциала крови студентов. Результаты диссертационного исследования включены в научно-исследовательскую деятельность магистрантов и аспирантов кафедры генетики БГПУ им. М.Акмуллы. Методика использовалась для оценки стрессоустойчивости студентов, занимающихся циклическими видами спорта. Метод может быть внедрен в практику клинической и спортивной медицины.
Положения, вносимые на защиту.
Агрегационная устойчивость эритроцитов у студентов разного пола в ходе обучения различается: в возрастном интервале от 19-ти до 22-х лет у девушек она достоверно повышается, у юношей - снижается, сочетаясь с ростом гематокрита.
Связи компонентов реологического статуса крови имеют половую специфику: согласно факторным структурам у юношей отчетливей, чем у девушек проявляется взаимодействие между эритроцитарными, плазменными и гемодинамическими параметрами, характер и выраженность которого изменяется в динамике взросления.
3. Агрегационная активность эритроцитов и структура взаимосвязей
показателей гемореологии различаются у обладателей полиморфных
вариантов генотипа АСЕ. Лицам с генотипом ACE*D/*D свойственна более
низкая агрегационная стабильность эритроцитов, чем обладателям аллеля I
(АСЕ*1/*1 и ACE*I/*D). Повышение агрегационной активности у лиц с
ACE*D/*D сочетается со снижением ударного объема кровообращения и
накоплением в плазме атерогенных фракций липопротеидов.
Апробация результатов исследования: Основные положения и результаты диссертации были представлены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины» (Чита, 2008); II Международной научной
7 конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологии и медицины (Ростов-на-Дону, 2008); Международной научной школе-конференции, посвященный 80-летию со дня рождения профессора Юрия Захаровича Кулагина, раздел «Молекулярная биология» (Москва, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 статей, из них - 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 132 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка цитированной литературы. Работа иллюстрирована 26 рисунками и 10 таблицами. Список литературы включает 275 источника отечественных и иностранных авторов.
