Формирование признаков состояния тромботической готовности по мере увеличения продолжительности физической нагрузки в эксперименте
Автор: Блажко Александр Александрович, Шахматов Игорь Ильич, Вдовин Вячеслав Михайлович, Бондарчук Юлия Алексеевна, Москаленко Светлана Валерьевна
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: 3 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
Цель: оценить влияние однократной интенсивной физической нагрузки различной продолжительности на состояние системы гемостаза, микроциркуляторного русла и эндотелия крыс. Материалы и методы. Исследовали показатели системы гемостаза и микроциркуляторного русла у 60 половозрелых самцов белых крыс линии Wistar после 4- и 8-часовой физической нагрузки в виде навязанного бега в тредбане. Результаты. Показано, что 4-часовая нагрузка вызывает повышение агрегационной функции тромбоцитов при увеличении их количества, гиперкоагуляцию на фоне снижения антикоагулянтной активности плазмы крови. 8-часовая нагрузка усиливает негативные сдвиги, выявленные ранее. Так, отмечается повышение содержания растворимых фибрин-мономерных комплексов, снижение количества фибриногена и тромбоцитов в крови, снижение антикоагулянтной и фибринолитической активности плазмы крови, развитие эндотелиальной дисфункции и застойных явлений в зоне микроциркуляции. Заключение. Увеличение продолжительности стрессорного воздействия в виде навязанной физической нагрузки с 4 до 8 часов приводит к нарастанию выраженности признаков развития состояния тромботической готовности.
Физическая нагрузка, состояние тромботической готовности, гемостаз, микроциркуляторное русло, эндотелий
Короткий адрес: https://sciup.org/147236696
IDR: 147236696 | DOI: 10.14529/hsm210301
Текст научной статьи Формирование признаков состояния тромботической готовности по мере увеличения продолжительности физической нагрузки в эксперименте
Введение. Физическая нагрузка представляет собой наиболее распространенное стрессорное воздействие на человека, которое при регулярном и умеренном действии может повышать устойчивость организма за счет перекрестной адаптации [7]. Однако высокая интенсивность и продолжительность физической нагрузки может вызывать нарушения работы различных органов и систем, приводя к развитию дистресса [4, 7]. Актуальным также является исследование влияния продолжительной физической нагрузки на состояние сердечно-сосудистой системы, играющей важнейшее значение в адаптационных реакциях организма [14]. Известно, что интенсивные физические нагрузки связаны с повышением риска развития внезапной сердечной смерти у подготовленных спортсменов и нетренированных людей [6, 7, 16].
Система гемостаза может реагировать на действия сверхпороговых стрессоров различной природы развитием патологических сдви- гов своих показателей, приводя к формированию состояния тромботической готовности [4, 10, 13].
Термин «состояние тромботической готовности» подразумевает нарушения функционирования не только системы гемостаза, но и микроциркуляторного русла, а также состояния эндотелия сосудов [2, 3, 9, 10], формируя тем самым совокупность всех элементов триады Вирхова [2, 19]. Таким образом, комплексное изучение этих элементов и исследование их вклада в увеличение риска тромбообразования при повышении продолжительности физической тренировки является актуальной задачей.
Цель: оценить влияние однократной интенсивной физической нагрузки различной продолжительности на состояние системы гемостаза, микроциркуляторного русла и эндотелия крыс.
Материалы и методы. Объектом нашего исследования стали 60 самцов белых крыс линии Wistar, масса животных: 220 ± 20 г. Все крысы делились на три группы (интактная и две экспериментальные по 20 крыс в каждой).
Животные содержались согласно международным рекомендациям проведения исследований с использованием животных по правилам GLP. Исследования над животными проводились согласно Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes.
Для моделирования однократной физической нагрузки использовался тредбан. Навязанный бег у животных первой и второй экспериментальных групп в течение 4 и 8 часов в тредбане со скоростью 6–8 м/мин моделировал 4- и 8-часовую физическую тренировку. По данным литературы такая нагрузка является близкой к максимальной [7].
По завершении экспериментального воздействия у крыс in vivo производилось исследование микроциркуляторного русла с помощью компьютерной обработки записи лазерной доплеровской флоуметрии с изучением амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока при помощи прибора ЛАКК-02 (НПО «Лазма», Россия) [18]. В рамках исследования микроциркуляции у крыс определялись колебания в частотном диапазоне 0,0095–0,02 Гц, вызванные функционированием эндотелия и выработкой им оксида азота (NO), что было использовано нами для оценки функции эндотелия.
Стабилизированную цитратом натрия кровь использовали для исследования состояния системы свертывания крови методом тромбоэластометрия на приборе Rotem (PentapharmGmbH, Германия) в режиме Natem при добавлении к ней активатора свёртывания (0,2 М кальция хлорида) и для определения количества тромбоцитов и гематокрита при помощи гематологического анализатора Drew 3 (США). Для оценки агрегационной функции тромбоцитов на агрегометре «Биола» (ООО НПФ «Биола», Россия) использовали богатую тромбоцитами плазму крови. Для изучения звеньев коагуляционного гемостаза, антикоагулянтного и фибринолитического потенциала плазмы использовали лишенную тромбоцитов плазму крови [1]. Для проведения стандартных тестов коагулограммы использовался коагулометр «Минилаб» (Россия) с использованием реагентов компании «Технология-Стандарт», Россия.
Исследуемые показатели сравнивали с показателями интактных животных, которые не подвергались стрессорному воздействию. Полученные показатели представлены в таблице в виде (Me [25–75 %]), Me – медиана в выборочной совокупности; [25–75 %] – 25-й, 75-й перцентили. Так как изучаемые признаки не подчинялись нормальному распределению, для изучения статистической значимости применялся непараметрический метод обработки экспериментальных результатов U-критерий Манна – Уитни. Различия считались достоверными при уровне статистической значимости p < 0,05.
Результаты и их обсуждение. По данным, представленным в таблице, видно, что 4-часовая физическая тренировка у крыс приводила к частичной активации системы свёртывания крови, ускоряя наступление фазы инициации, исходя из выявленного укорочения времени коагуляции (CT) на тромбоэластограмме на 25 % (p = 0,031) по сравнению с интактной группой. Повышение показателя «угол ά» на 6 % (p = 0,019) у крыс после 4-часовой нагрузки свидетельствовало об активации фазы усиления свертывания и характеризовалось «тромбиновым взрывом» [9, 17].
У экспериментальных животных 4-часовая нагрузка вызывала повышение агрегационной функции тромбоцитов на 34 % (р < 0,001) на фоне увеличения их количества на 8 % (p < 0,001). У крыс регистрировалось повышение на тромбоэластограмме показателя максимальной твердости сгустка (MCF) на 9 % (p = 0,006), что вместе с уменьшением времени коагуляции (CT) свидетельствовало о развитии гиперкоагуляции, повышении количества тромбоцитов.
Уменьшение антикоагулянтного потенциала плазмы крови на 20 % (р < 0,001), зафиксированное у экспериментальных животных после 4-часовой нагрузки, способствовало повышению риска тромбообразования и появлению признаков развития состояния тромботической готовности. В совокупности с отмеченными гиперкоагуляционными сдвигами снижение антикоагулянтной функции крови приводило к повышению концентрации растворимых фибрин-мономерных комплексов на 51 % (р = 0,003) по сравнению с показателями интактных животных.
После 4-часовой нагрузки у крыс со стороны микроциркуляторного русла отмечалось нарушение активных механизмов регуляции
(снижение вазомоторных волн на 44 % (p = 0,018)), что являлось следствием повышения миогенной активности и активации симпатоадреналовой системы [5]. Таким образом, увеличение гематокрита и вязкости крови на микроциркуляторном уровне приводило к ухудшению перфузии тканей и органов [12].
При увеличении продолжительности физической нагрузки с 4 до 8 часов у второй экспериментальной группы отмечалась даль-
Состояние системы гемостаза и микроциркуляторного русла у крыс по итогу однократной 4- и 8-часовой физической нагрузки
The homeostasis system and microvasculature in rats after a 4-hour and 8-hour physical exercise
Показатели Parameter |
Интактные крысы Intact rats (n = 20) |
Физическая нагрузка, 4 часа Physical exercise, 4 hours (n = 20) |
Физическая нагрузка, 8 часов Physical exercise, 8 hours (n = 20) |
CT, с Coagulation time, s |
193,0 [167,3–206,3] |
144,0 [102,8–188,8] p = 0,031 (∆ – 25 %) |
143,0 [114,0–163,0] p = 0,002 (∆ – 26 %) |
CFT, с Clot formation time, s |
76,0 [64,3–106,5] |
62,0 [42,5–78,8] p = 0,067 |
59,5 [52,5–67,8] p = 0,028 (∆ – 22 %) |
Угол ά ά angle |
73,0 [68,5–77,0] |
77,5 [74,3–81,0] p = 0,019 (∆ + 6 %) |
80,0 [79,5–82,0] p < 0,001 (∆ + 10 %) |
MCF, мм Maximum clot firmness, mm |
68,0 [62,0–70,8] |
74,0 [70,5–76,8] p = 0,006 (∆ + 9 %) |
60,5 [59,0–65,3] p = 0,018 (∆ – 11 %) |
ML, % Maximum lysis, % |
4,0 [1,0–6,0] |
9,5 [0,3–20,8] p = 0,482 |
0,0 [0,0–1,0] p = 0,013 (∆ – 100 %) |
Тромбоциты, 109/л Thrombocytes, 109/l |
569,5 [562,0–572,5] |
613,0 [603,5–635,0] p < 0,001 (∆ + 8 %) |
433,5 [386,0–502,3] p = 0,003 (∆ – 24 %) |
АДФ-агрегация, макс. значения ATP aggregation, max |
29,0 [28,5–29,6] |
8,8 [35,5–42,5] р < 0,001 (∆ + 34 %) |
73,8 [65,3–80,7] р < 0,001(∆ + 155 %) |
РФМК, мг/100 мл Soluble fibrin monomer complexes, mg/100 ml |
3,5 [3,5–3,8] |
5,3 [4,1–6,3] р = 0,003 (∆ + 51 %) |
11,5 [9,3–12,5] р < 0,001(∆ + 229 %) |
Фибриноген, г/л Fibrinogen, g/l |
2,2 [1,9–2,7] |
1,9 [1,7–2,1] р = 0,174 |
1,3 [1,1–1,6] р < 0,001 (∆– 41 %) |
АТ III, % Antithrombin III, % |
95,7 [94,7–97,3] |
76,4 [71,5–78,9] р < 0,001 (∆ – 20 %) |
57,8 [48,9–73,9] р < 0,001 (∆ – 40 %) |
Спонтанный фибринолиз, м Spontaneous fibrinolysis, m |
530,0 [506,3–560,2] |
557,5 [546,3–598,8] р = 0,064 |
742,5 [726,3–773,8] р < 0,001 (∆ + 40 %) |
Гематокрит, % Hematocrit, % |
35,1 [34,6–36,8] |
36,6 [35,9–37,0] p = 0,041 (∆ + 4 %) |
39,4 [38,2–40,5] p < 0,001 (∆ + 12 %) |
Показатель микроциркуляции, пер. ед. Microcirculation index, perfusion units |
6,9 [5,8–8,8] |
8,1 [5,8–11,0] p = 0,774 |
3,9 [3,6–5,0] p < 0,001 (∆ – 43 %) |
Эндотелиальные волны, пер. ед. Endothelial activity, perfusion units |
11,4 [7,7–18,9] |
9,1 [7,3–10,9] p = 0,235 |
5,3 [4,0–7,1] p = 0,031 (∆ – 53 %) |
Вазомоторные волны, пер. ед. Vasomotor waves, perfusion units |
11,6 [6,3–17,5] |
6,5 [3,5–7,2] p = 0,018 (∆ – 44 %) |
4,2 [3,3–5,3] p = 0,003 (∆ – 64 %) |
Дыхательные волны, пер. ед. Respiratory waves, perfusion units |
5,5 [2,8–7,0] |
4,0 [1,7–5,2] p = 0,086 |
7,4 [6,7–9,2] p = 0,007 (∆ + 35 %) |
Пульсовые волны, пер. ед. Pulse waves, perfusion units |
3,3 [1,1–4,0] |
2,2 [1,7–3,1] p = 0,628 |
1,1 [0,9–1,2] p = 0,035 (∆ – 77 %) |
Примечание: n – число наблюдений. ∆ – статистически значимая разница экспериментальной группы с интактными животными при p < 0,05; р – уровень значимости различий экспериментальной группы с интактными животными. СТ – время коагуляции; CFT – время формирования сгустка; MCF – максимальная твёрдость сгустка; ML – максимальный лизис; РФМК – растворимые фибрин-мономерные комплексы; АТ III – антитромбин III; пер. ед. – перфузионные единицы.
Note: n – number of observations; ∆ – statistically significant difference between the experimental group and intact rats at p < 0.05; р – significance level between the experimental group and intact rats.
нейшая активация системы свертывания крови, что характеризовалось на тромбоэластограмме уменьшением времени коагуляции, времени формирования сгустка, а также увеличением «угла альфа».
Кроме того, однократная 8-часовая физическая тренировка характеризовалась снижением количества тромбоцитов на 24 % (p = 0,003) при повышении агрегационной функции тромбоцитов на 155 % (р < 0,001). Выявленное снижение количества тромбоцитов после тромбоцитоза при повышении продолжительности нагрузки может быть связано с потреблением тромбоцитов для образования многочисленных диссеминированных тромбов [15].
После 8-часовой тренировки у крыс отмечалось повышение количества растворимых фибрин-мономерных комплексов на 229 % (р < 0,001), что является одним из основных маркеров развития внутрисосудистого свертывания [1]. Также отмечалось снижение концентрации фибриногена в плазме на 41 % (р < 0,001). Исходя из того, что именно фибриноген является субстратом для растворимых фибрин-мономерных комплексов, можно предположить, что при увеличении продолжительности нагрузки с 4 до 8 часов нарастало потребление фибриногена для образования внутрисосудистых тромбов [9].
Выявленное состояние гиперкоагуляции, сопровождающееся тромбинемией, усугублялось уменьшением антикоагулянтного и фибринолитического потенциала плазмы у крыс после 8-часовой физической нагрузки на 40 % (р < 0,001) (оба показателя). Угнетение процесса фибринолиза при длительном стрессор-ном воздействии связано с дисфункцией эндотелия, сопровождающейся повышением выделения ингибитора активации плазминогена (PAI-1) и уменьшением количества тканевого активатора плазминогена (t-PA) [8]. В свою очередь уменьшение количества тканевого активатора плазминогена (t-PA) связано с уменьшением выработки эндотелиального оксида азота при развитии эндотелиальной дисфункции [20].
Развитие эндотелиальной дисфункции у крыс после 8-часовой нагрузки подтверждалось также снижением амплитуды эндотелиальных волн при исследовании микроцирку-ляторного русла на 53 % (p = 0,031) по сравнению с интактными крысами. Помимо этого, увеличение амплитуды дыхательных волн 10
у крыс после 8-часовой физической тренировки на 35 % (p = 0,007) свидетельствует о развитии застойных явлений в зоне микроциркуляции при ослаблении оттока крови [5, 11].
Выводы
-
1. В ходе исследования установлено, что 4-часовая физическая тренировка у крыс вызывает изменения, характерные для начальных признаков формирования состояния тромботической готовности.
-
2. При увеличении физической нагрузки до 8 часов у животных отмечается дальнейшее появление и нарастание признаков развития состояния тромботической готовности, таких как: повышение содержания растворимых фибрин-мономерных комплексов, потребление фибриногена и тромбоцитов в крови, снижение антикоагулянтной и фибринолитической активности плазмы крови, повышение вязкости крови, развитие эндотелиальной дисфункции и застойных явлений в зоне микроциркуляции.
Список литературы Формирование признаков состояния тромботической готовности по мере увеличения продолжительности физической нагрузки в эксперименте
- Баркаган, З.С. Диагностика и контролируемая терапия нарушений гемостаза / З.С. Баркаган, А.П. Момот. - 3-е изд. - М.: Ньюдиамед, 2008. - 292 с.
- Зубаирова, Л.Д. Патогенетические подходы к исследованию маркеров венозного тромбоза / Л.Д. Зубаирова, И.Г. Мустафин, Р.М. Набиуллина // Казан. мед. журнал. - 2013. - Т. 94, № 5. - С. 685-691.
- Иванов, А.Н. Методы диагностики эндотелиальной дисфункции / А.Н. Иванов, А.А. Гречихин, И.А. Норкин // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2014. -Т. 13, № 4. - С. 4-11.
- Киселев, В.И. Однократное длительное действие стрессоров различной природы в развитии ДВС-синдрома у крыс / В.И. Киселев, И.И. Шахматов, В.М. Вдовин // Бюл. сибир. медицины. - 2014.- Т. 13, № 6. - С. 131-138.
- Крупаткин, А.И. Колебания кровотока -новый диагностический язык в исследовании микроциркуляции / А.И. Крупаткин // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2014. - Т. 13, № 1. - С. 83-99.
- Макаров, Л. М. Спорт и внезапная смерть у детей / Л.М. Макаров // Рос. вестн. перинатологии и педиатрии. - 2017. - Т. 62, № 1. - С. 40-46. DOI: 10.21508/102740652017-62-1-40-46
- Меерсон, Ф.З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина, 1988. - 256 с.
- Мельникова, Ю.С. Эндотелиальная дисфункция как центральное звено патогенеза хронических болезней / Ю.С. Мельникова, Т.П. Макарова // Казан. мед. журнал. - 2015. -Т. 96, № 4. - С. 659-665.
- Момот, А.П. Современные методы распознавания состояния тромботической готовности / А.П. Момот. - Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2011. - 138 с.
- Сафиуллина, С.И. Состояние тромботической готовности в клинической практике / С.И. Сафиуллина, Л.И. Фейсханова. -Казань: КГМУ, 2017. - Ч. I. - 35 с.
- Тихомирова, И. А. Микроциркуляция и реология крови при нарушениях кровообращения / И.А. Тихомирова. - Ярославль: Изд-во «Канцлер», 2011. - 103 с.
- Шаманаев, А.Ю. Синдром повышенной вязкости крови у больных артериальной гипертензией и гемореологические эффекты антигипертензивных средств / А.Ю. Шаманаев, О.И. Алиев, А.М. Анищенко // Рос. кар-диол. журнал. - 2016. - Т. 132, № 4. - С. 97-102.
- Шахматов, И. И. Влияние многократного воздействия физической нагрузки на систему гемостаза / И. И. Шахматов, О. В Алексеева // Фундамент. исследования. - 2011. -Т. 10, № 1. - С. 181-185.
- Cardiovascular and norepinephrine responses of men and women to two cold pressor tests / J.K. McLean, P. Sathasivam, K. Mac-Naughton, T.E. Graham // Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. - 1992. - Vol. 70, № 1. - Р. 36-42. DOI: 10.1139/y92-006
- Evaluation of platelet antagonists in vitro flow models of thrombosis / O.J. McCarty, J.P. Abulencia, S.A. Mousa, K. Konstantopoulos // Methods in molecular medicine. - 2004. -No. 93. - Р. 21-34.
- Incidence and Etiology of Sudden Cardiac Arrest and Death in High School Athletes in the United States / K. G. Harmon, I.M. Asif, J.J. Maleszewski et al. // Mayo Clinic Proceedings. - 2016. - Vol. 91, No. 11. - Р. 1493-1502. DOI: 10.1016/j.mayocp.2016.07.021
- Investigation of the thrombin-generating capacity, evaluated by thrombogram, and clot formation evaluated by thrombelastography of platelets stored in the blood bank for up to 7 days / P.I. Johansson, M.S. Svenders, J. Salado et al. // Voxsanguinis. - 2008. - Vol. 94, No. 2. -Р. 113-118.
- Noninvasive assessment of cutaneous vascular function in vivo using capillaroscopy, plethysmography and laser-Doppler instruments: its strengths and weaknesses / G.B. Yvonne-Tee, A.H. Rasool, A.S. Halim, A.R.A. Rahman // Clinical Hemorheology and Microcirculation. -2006. - Vol. 34, No. 4. - Р. 457-473.
- Procoagulant activity in hemostasis and thrombosis: Virchow's triad revisited / A.S. Wol-berg, M.M. Aleman, K. Leiderman, K.R. Machlus // Anesthesia and Analgesia. - 2012. - Vol. 114, No. 11. - Р. 275-285. DOI: 10.1213/ANE. 0b013e31823a088c
- Stamler, J.S. Redox signaling: nitrosyla-tion and related target interactions of nitric oxide / J.S. Stamler // Cell. - 1994. - Vol. 78, No. 6. - Р. 931-936. DOI: 10.1016/0092-8674 (94)90269-0