Влияние полярного стажа на кислородотранспортную функцию крови у северян различного возраста
Автор: Ким Лена Борисовна
Журнал: Арктика и Север @arcticandnorth
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 17, 2014 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты изучения кислородотранспортной функции крови северян работоспособного возраста, показана динамика изменения гематологических показателей в зависимости от длительности проживания на Севере (северного стажа), что важно для экологии человека.
Арктика, север, пришлое население, эритроциты, гемоглобин, северный стаж, возраст
Короткий адрес: https://sciup.org/14823023
IDR: 14823023
Текст научной статьи Влияние полярного стажа на кислородотранспортную функцию крови у северян различного возраста
Функциональная система дыхания, согласно теории функциональных систем [1; 2], объединяющая внешнее дыхание, сердечно--‐сосудистую систему и кислородотранспортную функцию крови, — очень лабильная структура. Она быстро перестраивается в ответ на дей--‐ ствие внутренних и внешних факторов, обеспечивая адекватный потребностям организма кислородный баланс. Климатические, географические факторы Арктики и Севера признаны сильными раздражителями для кислородотранспортной функции крови, влияют на эколо--‐ гию человека, сбережение людей в суровых природных условиях.
При изучении функциональных систем человека необходимо учитывать, что адап--‐ тивные перестройки на Севере происходят на фоне возрастных изменений, и сложно апри--‐ орно представить, как они соотносятся между собой в каждый отдельный возрастной пери--‐ од. Использованный ранее метод поперечного сечения популяции при изучении функции внешнего дыхания и кислородотранспортной функции крови [3] позволил одновременно анализировать возраст и продолжительность жизни на Севере (полярный стаж), выделять периоды адаптивных перестроек, становления или переходный, относительной стабилиза--‐ ции и дестабилизации. Недостатком этого метода оказалось то, что он не даёт ответа на следующие вопросы: Будут ли проявляться эти периоды у северян, приехавших на Север в 20 лет, 30 лет и более лет? Если да, то сохранится ли длительность периодов? Правомочно ли судить о преждевременном старении при снижении резервных показателей относитель--‐ но среднеширотных данных? На некоторые из них ответы были получены при изучении взаимосвязи полярного стажа с функцией внешнего дыхания [4] и газовым составом крови у мужчин различных возрастных групп (20--‐29, 30--‐39, 40--‐49 и 50--‐59 лет) [5].
Экологические факторы Арктики и Севера оказывают непосредственное влияние на становление системы эритрона. Кислородотранспортная функция крови чувствительна к действию низких температур и других стрессоров, она подвержена значительным измене--‐ ниям при развитии патологических ситуаций. Являясь частью функциональной системы транспорта О2, изменение этой функции может отражать ее адаптивные возможности у жи--‐ телей арктических регионов. Проявлением воздействия экологических факторов признаны напряжение эритропоэза с высокой активностью эритропоэтина [6], сокращение средней продолжительности жизни эритроцитов [7; 8; 9]. При этом отчётливо прослеживается связь с географической широтой: по мере продвижения на Север средняя продолжительность жизни эритроцитов постепенно уменьшалась, а интенсивность суточного эритропоэза и средний объем эритроцитов — увеличивались [8, с. 191; 9, с. 54]. Однако до настоящего времени неизвестно, есть ли связь между полярным стажем и кислородотранспортной функцией крови северян и какие изменения претерпевает она у лиц, приехавших на Север в разном возрасте. Целью исследования было изучить особенности кислородотранспортной функции крови у приезжих жителей различного возраста и полярного стажа.
Методика
Для изучения кислородотранспортной функции крови на добровольной основе об--‐ следовали мужчин возрасте от 20 до 59 лет в различных районах Таймырского (Долгано--‐ Ненецкого) автономного округа 1 . По возрастному критерию сформировали 4 группы. Первую группу составили мужчины в возрасте 20--‐29 лет (п=75), 2--‐ю — 30--‐39 лет (п=90), 3--‐ю — 40--‐49 лет (п=47) и 4--‐ю — 50--‐59 лет (п=43). В зависимости от длительности проживания на
Севере (74о с. ш.) выделяли группы с различным полярным стажем (до 1 года, от 1 до 2 лет, от 2 до 5 лет, от 5 до 10 лет, 10 лет и более).
Определение количества эритроцитов (Эр) проводили на эритрогемометре М--‐О65. Гематокритный показатель (Ht) измеряли прямым методом на микроцентрифуге (Radiometer, Дания). Содержание гемоглобина (Hb) в крови измеряли унифицированным гемиглобинцианидным методом с использованием ацетонциангидрина. В качестве калиб--‐ ровочного раствора применяли стандартный раствор гемиглобинцианида с концентрацией 59,75 мг% (Reanal, Венгрия), соответствующий Международному эталонному раствору геми--‐ глобинцианида. Насыщенность эритроцитов гемоглобином рассчитывали по средней кон--‐ центрации этого белка в эритроците.
Измерение диаметра эритроцитов проводили прямым микроскопическим методом с помощью винтового окуляр--‐микрометра АМ--‐9--‐2 с интервалом 0,1 микрон и с иммерсией 90х15. Цену деления шкалы окуляр--‐микрометра определяли с помощью объект--‐микрометра. Кровь для измерения диаметра эритроцитов забирали из локтевой вены в пробирку с гепари--‐ ном (10 ед/мл) в соответствии с рекомендациями Международного комитета по стандарти--‐ зации в гематологии [10]. Проводили измерение среднего диаметра эритроцитов и пределы колебаний диаметра клеток (минимальный и максимальный). В высушенных мазках крови находили поле, где эритроциты располагались одним слоем, и измеряли диаметр 500 клеток. Используя данные среднего диаметра эритроцитов (ДЭ), проводили расчет среднего объема эритроцита (СрОЭ), индекса сферичности (ИСф) и толщины клетки (ТЭ). Исследования прово--‐ дили в экспедиционных условиях в весенне--‐летнее время.
В качестве группы сравнения использовали результаты обследования 95 практически здоровых мужчин г. Новосибирска (55о с. ш.) в возрасте от 22 до 55 лет.
Математическая обработка результатов проведена с использованием пакета статистиче--‐ ских программ CSS. Числовые данные выражали в работе как средняя±ошибка средней (M±m). За граничное значение достоверности принимали уровень значимости р<0.05.
Результаты исследования
Кислородотранспортная функция крови в первую очередь зависит от состояния пе--‐ реносчиков Hb--‐эритроцитов. У жителей возрастной группы 20--‐29 лет, имеющих полярный стаж до 1 года, количество эритроцитов было выше относительно аналогичного показателя в группе сравнения (таблица 1). Последующее увеличение полярного стажа не влияло на количество эритроцитов, и оно колебалось в пределах 4,4--‐4,6х1012/л. В возрастной группе 30--‐39 лет количество эритроцитов было выше во все сроки полярного стажа относительно соответствующей группы сравнения, что позволило говорить об эритроцитозе. В возрастной группе 40--‐49 лет полярный стаж не влиял на количество эритроцитов: оно соответствовало возрастной норме жителей средних широт.
В группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем до 1 года содержание Hb, также как и количество эритроцитов, было выше относительно группы сравнения, что свидетельствует о наличии гипергемоглобинемии (таблица 1). В период от 2 и до 10 лет жизни на Севере от--‐ мечено статистически значимое его снижение относительно показателя в соответствующей возрастной группе сравнения. В возрастной группе 30--‐39 лет концентрация Hb не зависела от полярного стажа и соответствовала данным группы сравнения. В возрастной группе 40--‐49 лет у северян с полярным стажем от 2 до 5 лет концентрация Hb оказалась сниженной (ги--‐ погемоглобинемия), с увеличением полярного стажа установилась тенденция к снижению при существенном разбросе данных.
Количество эритроцитов и концентрация гемоглобина у северян в зависимости от возраста и полярного стажа
Таблица 1
Возраст, лет |
Полярный стаж, лет (n) |
Эр х1012/л |
Hb, г/л |
До 1 года (19) |
4,68 ± 0,11 |
153,6 ± 3,13 |
|
от 1 до 2 (33) |
4,58 ± 0,6 |
152,0 ± 2,9 |
|
20--‐29 |
от 2 до 5 (9) от 5 до 10 (8) |
4,43 ± 1,2 4,61 ± 0,4 |
136,0 ± 2,42 125,1 ± 1,83 |
10 и более (6) |
4,55 ± 0,8 |
155,1 ± 3,61 |
|
Группа сравнения (п=54) |
4,41± 0,07 |
145,9± 2,2 |
|
до 1 года (12) |
5,12 ± 0,33 |
151,6 ± 6,5 |
|
от 1 до 2 (13) |
4,57 ± 0,093 |
149,3 ± 4,4 |
|
30--‐39 |
от 2 до 5 (20) от 5 до 10 (26) |
5,16 ± 0,42 5,27 ± 0,33 |
135,3 ± 8,6 135,8 ± 5,1 |
10 и более (19) |
5,06 ± 0,41 |
136,4 ± 5,6 |
|
Группа сравнения (п=24) |
4,09±0,07 |
146,4± 2,7 |
|
до 1 года (5) |
4,32 ± 0,5 |
153,7 ± 1,8 |
|
от 2 до 5 (6) |
4,36 ± 0,7 |
143,1 ± 1,72 |
|
40--‐49 |
от 5 до 10 (12) |
4,99 ± 0,09 |
144,8 ± 15,6 |
10 и более (24) |
4,92 ± 0,07 |
143,2 ± 8,9 |
|
Группа сравнения (п=10) |
4,39±1,2 |
152,5± 2,3 |
|
от 2 до 5 (5) |
144,1±3,7 |
||
50--‐59 |
от 5 до 10 (24) 10 и более (14) |
5,09±1,1 4,71 ± 0,073 |
|
Группа сравнения (п=7) |
4,22± 0,05 |
150,3± 4,3 |
Примечание: 1--‐ р<0,05, 2 --‐ < 0,01, 3 --‐ <0,001 — относительно соответствующей возрастной группы сравнения; в скобках — количество участников в группе; Эр х1012/л — количество эритроцитов в л; Hb--‐гемоглобин
Результаты, полученные с помощью гематологического анализатора, показали, что минимальное содержание Hb (138 г/л) характерно для северян, проживших на Севере 3 года, а максимальное (168 г/л) — 8 лет независимо от принадлежности к возрастной группе [11].
Для измерения Ht--‐показателя использовали капиллярную кровь из пальца (капил--‐ лярный Ht) и венозную из локтевой вены (венозный Ht). В группе 20--‐29 лет венозный Ht был повышен независимо от полярного стажа по сравнению с данными группы сравнения (таб--‐ лица 2). Капиллярный Ht также был повышен за исключением северян с полярным стажем от 2 до 5 лет.
Таблица 2
Гематокритный показатель крови у приезжих жителей Севера
Возраст, лет |
Полярный стаж, лет (n) |
Ht, % |
|
капилляр |
вена |
||
До 1 года |
52,2 ± 0,83 |
55,2 ± 0,93 * |
|
от 1 до 2 |
52,1 ±0,43 |
54,6 ± 0,83 * |
|
20--‐29 |
от 2 до 5 |
50,4 ± 1,7 |
55,0 ± 2,11 |
от 5 до 10 |
53,2 ± 1,53 |
54,8 ± 1,12 |
|
10 и более |
52,8 ±0,73 |
55,6 ± 0,63 * |
|
до 1 года |
51,5 ±2,0 |
48,8 ± 4,1 |
|
от 1 до 2 |
49,2 ± 1,8 |
53,0 ± 2,3 |
|
30--‐39 |
от 2 до 5 |
52,9 ± 1,22 |
55,4 ± 1,43 |
от 5 до 10 |
51,2 ± 0,82 |
55,7 ± 0,93 * |
|
10 и более |
52,5 ±1,62 |
55,8 ± 1,23 |
|
до 1 года |
49,0 ± 0,32 |
51,2 ± 1,21 |
|
40--‐49 |
от 2 до 5 |
48,2 ± 2,2 |
53,2 ± 0,83 * |
от 5 до 10 |
51,3 ± 1,61 |
54,7 ± 1,9 |
|
10 и более |
53,8 ± 1,82 |
55,7 ± 1,92 |
|
от 2 до 5 |
55,2+±1,23 |
55,6±+1,63 |
|
50--‐59 |
от 5 до 10 |
52,6 ± 1,13 |
56,0 ± 1,53 |
10 и более |
53,9 ± 1,53 |
57,0 ± 1,43 |
|
Группа сравнения (п=95) |
47,2 ± 0,5 |
48,1 ± 0,8 |
1 2 3
Примечание: --‐ р<0,05, --‐ < 0,01, --‐ <0,001 — относительно группы сравнения; Hb —гемоглобин; Ht – гемато--‐ критный показатель; * --‐ р<0,05 между капиллярным и венозным Ht;
Умеренное увеличение Ht--‐показателя может свидетельствовать о развитии симпто--‐ матических эритроцитозов, которые сопровождают дыхательную недостаточность, отдель--‐ ные формы гемоглобинопатий, гипоксические состояния. Однако увеличение количества эритроцитов наблюдали только в группе 30--‐39 лет, в группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем до 1 года и группе 50--‐59 лет с полярным стажем 10 и более лет (таблица 1), тогда как увеличение Ht показателя отмечали практически во всех группах. В таком случае изме--‐ нение Ht показателя может быть связано с морфофункциональными особенностями эрит--‐ роцитов. Проведенная морфометрическая оценка эритроцитов у приезжих жителей Севера показала, что Ht показатель повышен не столько из--‐за абсолютного увеличения количества эритроцитов, сколько из--‐за изменения их формы и размеров (таблицы 3, 4).
Таблица 3
Физиологический анизоцитоз, средний диаметр и колебания диаметра эритроцитов у приезжих жителей Севера в зависимости от возраста и полярного стажа
Возраст, лет |
Полярный стаж лет, (n) |
ФА |
ДЭ, мкм |
||
средний |
миним. |
максим. |
|||
До 1 года |
2,82±0,061 |
7,47±0,03 |
6,05±0,14 |
8,89±0,11 |
|
от 1 до 2 |
2,77±0,07 |
7,50±0,01 |
6,14±0,07 |
8,93±0,04 |
|
20--‐29 |
от 2 до 5 |
2,67±0,16 |
7,58± 0,02 |
6,27±0,08 |
8,95±0,14 |
от 5 до 10 |
2,68±0,17 |
7,53±0,09 |
6,32±0,11 |
9,0±0,17 |
|
10 и более |
2,92±0,22 |
7,52±0,02 |
6,20±0,23 |
9,12±0,091 |
|
до 1 года |
2,58±0,16 |
7,47±0,02 |
6,21±0,14 |
8,80±0,08 |
|
от 1 до 2 |
2,57±0,15 |
7,49±0,02 |
6,27±0,15 |
8,85±0,05 |
|
30--‐39 |
от 2 до 5 |
2,40±0,12 |
7,51±0,03 |
6,34±0,10 |
8,74±0,07 |
от 5 до 10 |
2,54±0,07 |
7,49±0,02 |
6,23±0,08 |
8,82±0,04 |
|
10 и более |
2,78±0,18 |
7,43±0,03 |
6,10±0,12 |
8,89±0,11 |
|
до 1 года |
2,76±0,22 |
7,55±0,02 |
6,50±0,16 |
9,22±0,151 |
|
от 1 до 2 |
2,25±0,151 |
7,55±0,05 |
6,60±0,151 |
8,85±0,15 |
|
40--‐49 |
от 2 до 5 |
3,0±0,20 |
7,45±0,05 |
6,0±0.22 |
9,0 ±0,15 |
от 5 до 10 |
2,63±0,12 |
7,49±0,02 |
6,33±0,09 |
8,96±0,13 |
|
10 и более |
2,54±0,09 |
7,52±0,02 |
6,32±0,08 |
8,92±0,07 |
|
от 2 до 5 |
3,35±0,35 |
7,49±0,05 |
5,67±0,172 |
9,02±0,28 |
|
50--‐59 |
от 5 до 10 |
2,25±0,30 |
7,54±0,05 |
6,45±0,18 |
8,7±0,17 |
10 и более |
2,55±0,09 |
7,50±0,02 |
6,40±0,08 |
9,05±0,13 |
|
Группа сравнения (п=95) |
2,61±0,07 |
7,51±0,07 |
6,20±0,06 |
8,80±0,06 |
|
1 2 Примечание: --‐ р<0,05, --‐ < 0,01, — относительно группы сравнения. ФА — |
физиологический анизоцитоз; |
ДЭ — диаметр эритроцитов
Физиологический анизоцитоз характеризуется наличием эритроцитов разного раз--‐ мера. В группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем до 1 года и группе 40--‐49 лет с поляр--‐ ным стажем от 1 года до 2 лет величина анизоцитоза отличалась от аналогичного показате--‐ ля группы сравнения: она была выше в группе 20--‐29 лет и ниже в группе 40--‐49 лет (таблица 3). Средний диаметр эритроцитов у северян соответствует показателю группы сравнения. В группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем 10 и более лет наблюдали эритроциты с мак--‐ симальным диаметром, превышающим этот показатель группы сравнения. Эритроциты с максимальным диаметром отмечали и в группе 40--‐49 лет, но только у северян с полярным стажем до 1 года. Различие по минимальному диаметру найдено в группе 40--‐49 лет у севе--‐ рян с полярным стажем от 1 года до 2 лет (увеличение) и группе 50--‐59 лет у северян с по--‐ лярным стажем от 2 до 5 лет (уменьшение) относительно показателя группы сравнения. Эти данные согласуются с результатами сканирующей электронной микроскопии эритроцитов северян [13]. Если у москвичей основная масса эритроцитов представлена дискоцитами--‐ нормоцитами (68%), то у северян кроме популяции нормоцитов (42%) было увеличено ко--‐ личество микроцитов (от 14% в Москве до 22% в Магадане) и макроцитов (от 18% в Москве до 36% в Магадане).
Большим изменениям подвержены другие характеристики эритроцитов (ТЭ, СрОЭ и ИСф клетки). В возрастной группе 20--‐29 лет с увеличением полярного стажа наблюдалась тенденция к увеличению СрОЭ (с 111,5±2,46 до 116,2±2,82 фл) (таблица 4). В группе 30--‐39 лет СрОЭ был повышен только у северян с полярным стажем до 1 года, от 1 до 2 и от 2 до 5 лет, после 5 лет жизни на Севере — показатель соответствовал среднеширотной норме. В возрастной группе 40--‐49 и 50--‐59 лет максимальные значения СрОЭ были у северян с поляр--‐ ным стажем 10 лет и более.
Таблица 4
Средний объём, толщина и индекс сферичности эритроцитов у приезжих жителей Се--‐ вера в зависимости от возраста и полярного стажа
Возраст, лет |
Полярный стаж, лет |
СрОЭ, фл |
ТЭ, мкм |
ИСф |
20--‐29 |
До 1 года |
111,5±2,463 |
2,56±0,073 |
2,95±0,083 |
от 1 до 2 |
113,7±1,63 |
2,56±0,043 |
2,9±0,053 |
|
от 2 до 5 |
113,6±1,723 |
2,52±0,043 |
3,02±0,033 |
|
от 5 до 10 |
115,2 ±2,43 |
2,50±0,19 |
3,03±0,112 |
|
10 и более |
116,2±2,822 |
2,54±0,073 |
3,0±0,093 |
|
30--‐39 |
до 1 года |
100,2±3,341 |
2,29±0,13 |
3,26±0,23 |
от 1 до 2 |
107,5±3,533 |
2,49±0,39 |
3,05±0,49 |
|
от 2 до 5 |
102,3±3,342 |
2,28±0,07 |
3,25±0,13 |
|
от 5 до 10 |
97,2±2,96 |
2,35±0,081 |
3,45±0,13 |
|
10 и более |
103,7±8,9 |
2,37±0,24 |
3,29±0,35 |
|
40--‐49 |
до 1 года |
113,5±20,5 |
2,52±0,41 |
3,05±0,49 |
от 5 до 10 |
102,8±6,0 |
2,28±0,14 |
3,3±0,20 |
|
10 и более |
109,2±5,02 |
2,42±0,022 |
3,1±0,042 |
|
50--‐59 |
10 и более |
114,5±11,11 |
2,59±0,033 |
2,89+ 0,181 |
Группа сравнения (п=95) |
90,6±1,6 |
2,15±0,02 |
3,4±0,03 |
1 2 3
Примечание: р<0,05, < 0,01, <0,001 — относительно группы сравнения; СрОЭ — средний объем эритроци--‐ тов; ТЭ — толщина эритроцитов; ИСф — индекс сферичности
Увеличение среднего объёма при неизменённом среднем диаметре эритроцитов предполагает изменение конфигурации клеток. Это подтверждают такие показатели, как ТЭ и ИСф. В группе 20--‐29 лет ТЭ увеличена по сравнению с этим показателем в группе сравне--‐ ния. Исключение составили северяне с полярным стажем от 5 до 10 лет, у которых она не отличалась ввиду значительного разброса данных от показателя группы сравнения. В группе 30--‐39 лет у большинства северян ТЭ соответствовала данным группы сравнения. Отличие выявлено в группе северян с полярным стажем от 5 до 10 лет: у них эритроциты имели большую толщину. В группе 20--‐29 лет ИСф снижен относительно группы сравнения (таблица 4). В группе 30--‐39 лет ИСф соответствовал аналогичному показателю группы сравнения. В группе 40--‐49 и 50--‐59 лет был снижен у северян после 10 лет жизни в Арктике.
Таким образом, результаты исследования показали, что кислородотранспортная функция крови изменяется в зависимости от возраста северян и длительности проживания их в этих условиях. Если в группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем до 1 года эта функ--‐ ция реализуется увеличением числа эритроцитов и содержания Hb, то после 2 лет — она нарушается, поскольку содержание гемоглобина не соответствует среднеширотному значе--‐ нию — оно ниже. В группе 30--‐39 лет наблюдается умеренный эритроцитоз относительно группы сравнения, при этом содержание Hb соответствует среднеширотной величине. Для группы 40--‐49 характерным оказалось снижение содержания Hb у северян с полярным ста--‐ жем от 2 до 5 лет, для группы 50--‐59 лет — развитие умеренного эритроцитоза у северян с полярным стажем 10 лет и более.
Необходимо отметить, что полученные результаты по количеству эритроцитов и со--‐ держанию гемоглобина у северян не отличаются от нормальных величин здоровых мужчин (вне связи с широтой местности проживания). Исключение составили северяне с полярным стажем от 5 до 10 лет из группы 20--‐29 лет, у которых содержание Hb составило 125,1±1,8 г/л. Эта величина ниже допустимых границ нормальных величин, принятых для здоровых мужчин [12, с. 270]. Характерным изменением эритроцитов у северян оказалось увеличение среднего объёма эритроцитов при неизмененном среднем диаметре, что привело к увели--‐ чению толщины эритроцитов, но уменьшению ИСф. В свою очередь, эти изменения могут служить свидетельством изменения структуры мембраны и цитоскелета эритроцитов.
Известно, что в норме дыхательная поверхность эритроцитов при среднем их объеме у человека близка к 3--‐4 тыс м2 [14]. Соответственно, при увеличении СрОЭ можно ожидать прирост дыхательной поверхности эритроцитов, и тем самым — прирост площади диффу--‐ зии для О2, что существенно могло бы ускорить скорость диффузии на единицу времени. По--‐ видимому, у северян возрастной группы 30--‐39 лет увеличение количества эритроцитов с умеренным повышением СрОЭ, можно рассматривать как механизм адаптации на повыше--‐ ние потребности в О2 в условиях Севера. Вероятно, можно допустить наличие этого меха--‐ низма у здоровых новорожденных детей, у которых СрОЭ превышает 106 фл, далее по мере роста малыша этот показатель уменьшается.
Расчёт такого показателя, как средняя концентрация гемоглобина в эритроците, от--‐ ражающая степень насыщения эритроцита гемоглобином, свидетельствует о её снижении в каждом отдельно взятом эритроците. Причём с увеличением полярного стажа во всех воз--‐ растных группах это снижение становилось более заметным. В группе 20--‐29 лет от 29,5% у северян с полярным стажем до 1 года до 23,5% у северян с полярным стажем от 5 до 10 лет. В группе 30--‐39 лет от 30,3% у северян с полярным стажем от 1 до 2 лет до 25,9% у северян с полярным стажем 10 лет и более. В группе 40--‐49 лет с 31,3% у северян с полярным стажем до 1 года до 26,6% у северян с полярным стажем 10 лет и более. У мужчин в группе сравне--‐ ния эта величина составила 30,4±0,72%.
Уменьшение средней концентрации гемоглобина в эритроците отмечено также у жи--‐ телей Магадана (26±1%) и среднегорья (30±1%) по сравнению с жителями г. Москвы (33±1%) [15]. Надо отметить, что результаты морфометрии эритроцитов у северян напоми--‐ нают экспериментальные данные, полученные на морских свинках в условиях гипоксии (рО2 = 48 мм рт.ст., 9000 м высоты). У животных увеличивалось количество ретикулоцитов, Ht, Hb, но снижалась при этом средняя концентрация гемоглобина в эритроците, толщина эритроцитов увеличивалась уже через 72 часа воздействия гипоксического стимула [16]. Снижение средней концентрации гемоглобина в эритроците свидетельствует о гипохромии и рассматривается как характерный признак железодефицитных состояний. О широком рас--‐ пространении скрытого дефицита железа в организме северян свидетельствуют данные ги--‐ стохимического исследования костного мозга у случайно погибших жителей Севера [9, с. 56].
Таким образом, выявленные изменения морфометрических характеристик эритроци--‐ тов способствуют развитию предпосылок для внутрисосудистых нарушений, тканевой гипо--‐ ксии. Увеличенные в объёме и толщине клетки более подвержены агрегации и нарушению микрогемореологии. Увеличение Ht величины сказывается на скорости кровотока, приводя к её замедлению, в результате создаются благоприятные условия для агрегации эритроци--‐ тов в микрососудах и массовой адгезии лейкоцитов на стенке сосудов, «закупорке» их, что в свою очередь приводит к резкому ухудшению снабжения тканей кислородом [17]. Эти рас--‐ суждения подкрепляются данными, полученными при оценке микроциркуляции методом биомикроскопии бульбарной конъюнктивы [18]. У 50,7% обследованных приезжих жителей выявлялась агрегация эритроцитов в сосудах глазного дна и сетчатки. Более чем у 1/3 насе--‐ ления были зафиксированы изменения скорости кровотока, у 46,6% отмечались аневризмы. Проведённый автором корреляционный анализ установил связь изменений скорости крово--‐ тока в сосудах конъюнктивы и агрегации эритроцитов с уровнем липидов плазмы и поляр--‐ ным стажем.
Нарушению внутрисосудистой микроциркуляции способствуют также изменения структуры эритроцитарных мембран. Исследованиями Л.Е. Панина [19] показано увеличе--‐ ние концентрации лизоформ на фоне некоторого снижения общего содержания фосфоли--‐ пидов, увеличение вязкости мембраны эритроцитов из--‐за накопления продуктов перекис--‐ ного окисления липидов. Последнее, по мнению автора, приводит к возможному образова--‐ нию белково--‐липидных сшивок, приводящее к снижению деформируемости эритроцитов. Можно предположить, что сниженную деформируемость эритроцитов может в некоторой степени компенсировать уменьшение средней концентрации гемоглобина в эритроците, поскольку эритроциты с высокой или нормальной средней концентрацией гемоглобина в них испытывали бы большее затруднение при циркуляции по микрососудам. В свою оче--‐ редь, затруднение прохождения их через капилляры наряду с другими факторами создает благоприятные условия для развития тканевой гипоксии.
Наряду с изменениями внутрисосудистой микроциркуляции, связанными с выявленными морфофункциональными характеристиками эритроцитов, определенное напряжение испытыва--‐ ет у северян также сосудистая микроциркуляция. В Арктике, на Севере проницаемость капилля--‐ ров повышена во всех возрастных группах [20]. Однако есть динамика по этому показателю, свя--‐ занная с полярным стажем. В группе 20--‐29 лет у северян с полярным стажем от 5 до 10 лет про--‐ ницаемость для белка и фильтрационной жидкости была снижена, но после 10 лет жизни вновь возрастает. Выше отмечалось, что у северян этой группы снижено содержание гемоглобина. Наряду с этим для этой группы характерно увеличение легочной вентиляции [4, с. 19], что обеспе--‐ чило нормальное напряжение О 2 и насыщение капиллярной крови О 2 , необходимый уровень тканевого метаболизма, о чём свидетельствует повышение показателя венозно--‐капиллярная разница по напряжению СО 2 по мере увеличения полярного стажа [5, с. 80].
У северян в группе 30--‐39 лет количество эритроцитов было повышено, содержание Hb и ИСф эритроцитов не отличались от нормы. В этой возрастной группе проницаемость капилляров для фильтрационной жидкости и белка у северян с полярным стажем от 2 до 5 лет была снижена, после 5 лет жизни постоянно увеличивалась. Объём легочной вентиля--‐ ции у них соответствовал среднеширотной норме, после 10 лет жизни на Севере он под--‐ держивался за счет увеличения частоты дыхания. В этой группе наблюдалась связь с поляр--‐ ным стажем не только с венозно--‐капиллярной разницей по напряжению СО2, но и капилля--‐ ро--‐венозной разницей по О2, что отражает связь динамики интенсивности тканевого мета--‐ болизма с длительностью проживания на Севере. В группе 40--‐49 лет морфометрические ха--‐ рактеристики эритроцитов после 10 лет жизни на Севере отличались от среднеширотных величин. Лёгочная вентиляция поддерживалась за счет увеличения дыхательного объёма, после 10 лет жизни к этому механизму присоединялось учащение дыхания. Тенденция уве--‐ личения венозно--‐капиллярной разницы по напряжению СО2, и капилляро--‐венозной разни--‐ цы по О2 в этой возрастной группе сохранялась. Можно полагать, что увеличение венозно--‐ капиллярной разницы по напряжению СО2 и капилляро--‐венозной разницы по О2 обусловле--‐ но известным феноменом переключения энергетического обмена с «углеводного» типа на «жировой».
Выявленный сдвиг рН в сторону ацидоза (метаболического или респираторного в за--‐ висимости от полярного стажа) [5, с. 79] предполагает изменение сродства Hb к О 2. Оно мо--‐ жет быть увеличено за счет синтеза не свойственного для взрослых людей фетального Hb и повышения 2,3--‐ДФГ в эритроцитах. Однако увеличение фетального Hb наблюдалось у севе--‐ рян с малым полярным стажем, либо при действии холода у неадаптированных к низким температурам людей [21]. Вопреки ожиданиям содержание 2,3--‐ДФГ в эритроцитах, изме--‐ ренное у жителей Магадана, не превышало физиологическую норму [8, с. 212].
Таким образом, полученные результаты говорят об усилении роли кислородотранс--‐ портной функции эритроцитов у северян в осуществлении транспорта кислорода в составе функциональной системы дыхания. Напряжение кислородотранспортной функции крови сопровождается перестройкой функции внешнего дыхания, транскапиллярного и газового обмена. В каждой возрастной группе взаимосвязь между отдельными компартментами функциональной системы дыхания определяется полярным стажем северян.
Заключение
Актуальность изучения кислородтранспортной функции крови в Арктике, на Севере связана с выяснением механизмов развития северной тканевой гипоксии. Реализация этой функции обеспечивается эритроцитами, переносчиками гемоглобина. В свою очередь, ге--‐ моглобин обеспечивает транспорт О2и СО2. Результаты анализа морфофункциональных ха--‐ рактеристик эритроцитов у северян различных возрастных групп в зависимости от полярно--‐ го стажа позволяют судить о различном адаптивном потенциале у молодых людей и сред--‐ него возраста. В группе 20--‐29 лет северяне с небольшим полярным стажем увеличивают кислородную емкость крови за счет умеренного эритроцитоза и гипергемоглобинемии. По--‐ сле двух лет жизни на Севере эритроцитоз отсутствует, содержание гемоглобина снижается, после 5 лет оно уже ниже нижней границы физиологической нормы. Однако после 10 лет жизни на Севере развивается гипергемоглобинемия. В группе 30--‐39 лет у всех северян неза--‐ висимо от полярного стажа отмечается эритроцитоз, содержание гемоглобина соответству--‐ ет среднеширотной норме. Однако с увеличением полярного стажа намечается тенденция к его снижению. В группе 40--‐49 лет у северян после 2 лет жизни на Севере наблюдается гипо--‐ гемоглобинемия относительно среднеширотной нормы. Выявленные изменения кислоро--‐ дотранспортной функции эритроцитов у северян в зависимости от полярного стажа компен--‐ сируются перестройками внешнего дыхания, транскапиллярного и газового обменов. Такое взаимодействие между эритроцитами, органами дыхания и сосудами является свидетель--‐ ством мобилизации функциональной системы дыхания и её функционирования на новом уровне, необходимом для адекватного обеспечения кислородом клеток и тканей в условиях Арктики. Недостаточное взаимодействие или рассогласованность между отдельными ком--‐ партментами функциональной системы дыхания создают условия для развития северной тканевой гипоксии, что негативно влияет на экологию человека.
Список литературы Влияние полярного стажа на кислородотранспортную функцию крови у северян различного возраста
- Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. Москва, Наука. 1980. 196 с.
- Юматов Е.А. Функциональная система поддержания оптимальных величин дыхательных показателей рН, рСО2, рО2 организма//В кн.: Основы физиологии функциональных систем. Под ред. К.В. Судакова. Москва, Медицина. 1983. С. 57-77.
- Куликов В.Ю., Ким Л.Б. Кислородный режим при адаптации человека на Крайнем Севере. Новосибирск, Наука, Сиб. отд-е. 1987. 159 с.
- Ким Л.Б. Состояние внешнего дыхания у жителей Крайнего Севера в зависимости от возраста и полярного стажа//Бюл. СО РАМН. 2010. N 3. С. 18-23.
- Ким Л.Б. Газовый состав крови и кислотно-основное состояние у жителей Крайнего Севера//Бюл. СО РАМН. 2002. N 1. С. 73-76.
- Chernaja L.A., Sedov K.R. Erythropoesis and iron deficiency states in aboriginal of Taimyr//1X International Congress on Circumpolar Health. Reykjavik, June 20-25. 1993. D1-2.
- Марачев А.Г. Морфофункциональные основы адаптации и патологии лёгких, сердца и красной крови человека в условиях Крайнего Севера//Автореф. дис..д-ра мед. наук. Москва, 1980. 60 с.
- Авцын А.П., Жаворонков А.А., Марачев А.Г., Милованов А.П. Патология человека на Севере. М., Медицина. 1985. 416 с.
- Дегтева Г.Н. Состояние эритрона у жителей северных территорий//Экология человека. 2004. N 6. С. 53-57.
- Recommended methods for measurement of red cell and plasma volume//J. Nucl. Med. 1980. V. 21, N 8. P. 793-800.
- Фролова О.В., Лепунова О.Н., Кормина О.С., Чекунова О.С. Влияние продолжительности проживания в условиях Крайнего Севера на состояние гематологических параметров у мужчин и женщин разных возрастов//Успехи соврем. естествознания. 2004. № 3. С. 40-41.
- Медицинские лабораторные технологии и диагностика. Справочник. Под ред. Карпищенко А.И. СПб, Интермедика, 2002, Т.2. С. 265-288.
- Марачев А.Г., Сороковой В.И., Корнев А.В. и др. Биоэнергетика эритроцитов у жителей Севера//Физиология человека. 1982. Т. 8, N 3. С. 407-415.
- Иванов К.П. Современные проблемы дыхательной функции крови и газообмена в лёгких//Физиол. журн. СССР им. И.М.Сеченова. 1992. Т. 78, N 11. С. 11-26.
- Корнев А.В. Морфо-физиологические особенности эритроцитов в условиях Севера и среднегорья: Автореф. дис..канд. мед. наук. Москва, 1983. 20 с.
- Schmidt G., Gross J., Necas E., Neuwirt J. Veranderungen erythrozytar Kriterien des Meerschweinchens bei Hypoxie//Acta biol. med. germ. 1977. B. 36. P. 205-211.
- Иванов К.П. Пределы физиологической адаптации человека к последствиям современных катастроф//Физиология человека. 1997. Т. 23. N 3. С. 109-121.
- Лантух В.В. Адаптивные и дезадаптивные реакции зрительного анализатора в условиях Крайнего Севера//Вестн. РАМН. 1994. N 2. С. 24-27.
- Панин Л.Е. Человек в экстремальных условиях Арктики//Бюл. СО РАМН. 2010. N 3. С. 92-97.
- Ким Л.Б., Ким Е.Б. Роль гепарина в регуляции транскапиллярного обмена в условиях Крайнего Севера//Бюл. СО РАМН. 2003. N 2. С. 102-105.
- Kim L.B., Kim E.B., Kulikov V.Yu. Cold resistance estimated on the basis of Fetal Hemoglobin changes during acute general cooling//Arct. Med. Res. 1992. V. 51, N 1. P. 32-34.