Обоснование морфофизиологической полноценности эритроцитов в зависимости от сроков хранения консервированной донорской крови
На правах рукописи
БУНДОВ ИЛЬЯ ДМИТРИЕВИЧ
ОБОСНОВАНИЕ МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛНОЦЕННОСТИ ЭРИТРОЦИТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ КОНСЕРВИРОВАННОЙ ДОНОРСКОЙ КРОВИ
03.03.01 – физиология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Чебоксары 2010
Работа выполнена на кафедре физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор
Ненашев Александр Андреевич
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор
Зайцев Владимир Владимирович
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор
Малышев Игорь Иванович
доктор биологических наук, профессор
Ситдиков Фарит Габдулханович
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Поволжская государственная социально-гуманитарная академия»
Защита диссертации состоится «18» июня 2010 г. в 1230 часов на заседании объединенного совета ДМ 212. 300. 03 при ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева» (428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 38, ГОУ ВПО «ЧГПУ», http://www.chgpu.edu.ru).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
ГОУ ВПО «ЧГПУ им. И. Я. Яковлева»
Автореферат разослан «17» мая 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
докт. биол. наук, профессор В. В. Алексеев
- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. За исторически короткий промежуток времени переливание крови прошло путь от привлекательной, но сопряженной с риском и потому неординарной методики лечения до самостоятельной научной дисциплины трансфузиологии — науки об управлении функциями организма с помощью парентерального введения органических и неорганических трансфузионных сред (Б.Е. Мовшев, 2003).
В настоящее время, в трансфузиологии уделяется большое внимание обеспечению не только безопасности, но и лечебной эффективности трансфузионных сред. Ведь их качество в конечном итоге обеспечивает и качество лечения больных, позволяет сохранить жизни многим людям с тяжелыми, подчас неизлечимыми болезнями.
Как известно, в процессе хранения консервированных эритроцитов сродство гемоглобина к кислороду увеличивается, что предполагает снижение способности эритроцитов отдавать тканям организма кислород (В.С. Ярочкин, 1993). В связи с этим особо важное значение приобретает процесс естественного восстановления нарушенной при хранении кислородтранспортной функции донорских эритроцитов, что в значительной степени определяет лечебную эффективность консервированных эритроцитов при лечении острых гипоксических состояний (С.М. Виноградов, 1987).
Эритроциты как один из компонентов крови, отвечающий за ее кислородтранспортную функцию, широко используются в клинической практике. Одновременно с введением в практику трансфузий возникли проблемы консервирования (хранения) и контроля качества эритроцитов. Методы консервирования и контроля качества эритроцитов совершенствовались по мере развития фундаментальных представлений о биохимии и физиологии клеток вообще и эритроцитов в частности (Б.Е. Мовшев, 2003).
Разработка и изучение методов консервирования эритроцитов невозможны без адекватной оценки их качества (функциональной полноценности). В связи с этим очень важным представляется поиск способов и методов решения двух основных проблем переливания крови – проблемы консервирования (хранения) и контроля качества эритроцитов. Одной из задач консервирования крови является создания условий, препятствующих разрушению физико-химической структуры эритроцитов и способствующих поддержанию процессов обмена веществ, необходимых для жизнедеятельности красных клеток (Ю.К. Новодержкина, 2004). В настоящее время разработаны и внедрены в широкую практику консерванты крови и ее компонентов, позволяющие достаточно длительное время сохранять последние и переливать по мере необходимости.
Как известно, донорская кровь с первых секунд пребывания вне сосудистого русла подвергается сложным морфологическим, биохимическим, реологическим, иммунологическим, функциональным изменениям (Г.И. Козинец, 1997). Большое значение имеет также возможность оценки качества консервированных эритроцитов непосредственно перед трансфузией (Б.Е. Мовшев, 2003).
В результате представляется актуальным оценка пригодности донорской крови к переливанию с использованием метода исследования биомеханических и реологических свойств эритроцитов по А.А.Ненашеву и соавторам (1983, 2006). Большое значение имеет также возможность оценки качества консервированных эритроцитов непосредственно перед трансфузией.
Актуальность представленного исследования определяется недостаточностью сведений по затронутой проблеме на современном этапе развития физиологии и медицины.
Поэтому целью исследований явилась физиологическая оценка структурно-функциональной полноценности эритроцитов в различные сроки хранения консервированной донорской крови.
Исходя из обозначенной цели, для решения были поставлены следующие задачи исследований:
1. Изучить влияние вибровоздействия на количественный и качественный состав эритроцитов консервированной крови в различные сроки хранения.
2. Провести физиологическую оценку популяционного состава и механической резистентности эритроцитов капиллярной и венозной крови доноров.
3. Исследовать структурно-функциональную полноценность эритроцитов донорской крови в различные сроки хранения.
4. Изучить морфофизиологическую полноценность консервированной крови доноров, разделенных по половому признаку.
5. Составить научно-обоснованные рекомендации по профилактике отклонений при хранении донорской крови.
Научная новизна. Впервые научно обоснована морфофизиологическая полноценность эритроцитов консервированной донорской крови в различные сроки хранения с использованием метода исследования механической резистентности эритроцитов по А.А. Ненашеву и соавт.
Дана комплексная характеристика количественного и качественного состава венозной и капиллярной крови, позволяющая объективно оценить полноценность их эритроцитов.
Проведено морфофизиологическое сравнение популяционного состава и механической резистентности эритроцитов венозной крови доноров разного пола.
Разработаны научно-обоснованные рекомендации о физиологически-обоснованных сроках использования консервированной донорской крови.
Научная новизна полученных результатов исследований подтверждена патентом РФ на полезную модель № 63544.
Практическая значимость. Предложен оригинальный метод для оценки морфофизиологических, биохимических и биомеханических свойств эритроцитов консервированной донорской крови.
Разработаны практические предложения для станций переливания крови, позволяющие контролировать состояние эритроцитов хранящейся крови на предмет пригодности к переливанию.
Реализация результатов исследований. Материалы диссертации включены в правила работы с донорами на Самарской областной клинической станции переливания крови и используются при контроле сроков сдачи крови доноров на хранение и определении сроков выдачи консервированной крови в лечебные учреждения. Материалы диссертации используются при проведении лекционных и практических занятий на кафедре госпитальной терапии с курсом трансфузиологии ГОУ ВПО «СамГМУ» Росздрава и на кафедре биологической химии ГОУ ВПО «СамГУ». Также материалы диссертации внедрены в курс обучения по экологическим программам НОУ УЦ «Самара», а также используются в работе экоаналитической лаборатории при обследовании работающих в экологически небезопасных условиях.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: VII международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI» (Москва, 2006), V международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2006), V Международной научно-практической конференции «Новые медицинские технологии в охране здоровья здоровых, в диагностике, лечении и реабилитации больных» (Пенза, 2007), IX Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «Королевские чтения» (Самара, 2007).
Материалы и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на расширенном заседании кафедры физиологии и биохимии сельскохозяйственных животных ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (Самара, 2010).
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Имеется взаимосвязь между количественно-качественными характеристиками эритроцитов и методом определения их функциональной активности.
2. Выявлена причинно-следственная связь между сроками хранения консервированной крови и биомеханическими показателями исходной и капиллярной крови доноров.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 1 работа в издании, определенном ВАК России для докторских и кандидатских диссертаций, 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Работа включает следующие разделы: введение (5 с.), обзор литературы (36), собственные исследования (54), обсуждение полученных результатов (7), выводы (1), практические рекомендации (1), список литературы (20), приложение (1).
Диссертация изложена на 127 страницах компьютерного исполнения, содержит 10 таблиц и 22 рисунка. Список литературы включает 205 источников, в том числе 86 зарубежных.
2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы и методы исследований
Для решения поставленных задач были обследованы 115 доноров Самарской областной клинической станции переливания крови (схема опытов).
Исследование проводилось при закладке крови на хранения, в середине и в конце срока хранения. В качестве консерванта использовался «Глюгицир». Также проводилось исследование капиллярной крови из пальца, взятой у донора в день забора крови и стабилизированной гепарином.
СХЕМА ОПЫТОВ
Объект изучения
| Доноры крови | |
| Мужчины | Женщины |
Научно-хозяйственные опыты
| Сроки обследования | Венозная кровь | Капиллярная кровь | |
| Закладка на хранение 7 сутки хранения 14 сутки хранения 21 сутки хранения | Консервант «Глюгицир» | Стабилизированная гепарином |
Методы исследования
| гематологические | статистические |
Внедрение результатов научных исследований
| учебный процесс | производственная деятельность | ||
| кафедра госпитальной терапии с курсом трансфузиологии ГОУ ВПО «СамГМУ» | кафедра биологической химии ГОУ ВПО «СамГУ» | НОУ УЦ «Самара» | Самарская областная клиническая станция переливания крови |
Исследования проводили с применением следующих методов:
1) гематологические методы - метод определения механической резистентности эритроцитов.
Метод определения механической резистентности эритроцитов предложен А. А. Ненашевым с соавт. еще в 1983 году [А.А. Ненашев, 1983]. В 1988г. А.А.Ненашев с соавторами получают второе авторское свидетельство, где расширяются возможности устройства данного метода. С тех пор метод непрерывно видоизменялся и совершенствовался, о чем свидетельствует полученный патент на полезную модель в 2007 году.
С целью изучения механической резистентности определяется число эритроцитов капиллярной крови до вибронагрузки и после нее. При включении возбудителя колебаний в пробе крови распространяются колебания заданной амплитуды и частоты, воздействующие на эритроциты, которые под действием нагрузки начинают видоизменяться по величине и количеству. При этом следует учитывать, что при вибронагрузке происходит не только гемолиз эритроцитов, преимущественно старых, но и фрагментация наиболее молодых, уплощенных эритроцитов, которые имеют достаточно большой объем клетки и высокую текучесть мембраны. При этом из одной клетки образуются 2-4 микроцита, которые способны выполнять газотранспортную функцию и проходить через мельчайшие капилляры. Во время вибрации может происходить также агрегация (склеивание, слияние) эритроцитов и их дезагрегация, которая проявляется чаще.
Параметры вибровоздействия 250 Гц, 40 дБ в течение 3 минут. Подсчет эритроцитов производили с помощью кондуктометрического счетчика, позволяющего, помимо этого, построить дифференциальную цитометрическую кривую, распределив все эритроциты на ряд каналов (диапазонов) согласно объему клеток. Использовали счетчик частиц «Laborscale» венгерской фирмы MEDICOR.
Чтобы получить более полное представление о популяционном составе клеток периферического звена системы эритрона и их механической устойчивости, интенсивности процессов агрегации, дезагрегации, фрагментации и гемолиза при озвучивании крови, мы разделили эритроциты не только на 3 стандартных фракции (микро-, нормо- и макроциты), но и еще на 9 субпопуляций более узкого объемного диапазона. Распределение эритроцитов на субпопуляции осуществлялось нами по их объему согласно следующим критериям: микроциты 1 - до 65 фл; микроциты 2 - 65-70 фл; микроциты 3 - 70-75 фл; нормоциты 1 - 75-80 фл; нормоциты 2 - 80-85 фл; нормоциты 3 - 85-95 фл; макроциты 1 - 95-110 фл; макроциты 2-110-126 фл; макроциты 3 - свыше 126 фл.
В исходном состоянии определяли следующие параметры, характеризующие популяцию эритроцитов: общее их количество в крови, характер распределения по объему, средний объем эритроцитов, соотношение микроцитов, нормоцитов и макроцитов и их подфракций. После вибрационной нагрузки на пробу крови, кроме того, определяли общий условный процент гемолиза эритроцитов и гемолиз их по фракциям в зависимости от объема.
Для оценки изменений, происходящих с эритроцитами и их отдельными фракциями (субпопуляциями) при вибровоздействии вводится понятие условного гемолиза. Условный гемолиз соответствует уменьшению (по отношению к исходному) числа клеток при вибрации:
RBCисх - количество клеток той или иной субпопуляции до вибрации, RBCвибр - после вибрации.
При агрегации в ряде случаев наблюдается увеличение абсолютного числа макроцитов (ведь кондуктометрический счетчик воспринимает агрегат клеток как единое образование - макроцит), таким образом, в этой ситуации оказывается, что для макроцитов RBCвибр > RBCисх. Аналогично, при виброфрагментации может увеличиться число микроцитов, тогда для микроцитов RBCвибр>RBCисх. Поэтому условный гемолиз может принимать отрицательные значения (УГ < 0) (см. формулу). Изучение показателя условного гемолиза позволяет в большинстве случаев выявить достоверные отличия при сравнении различных групп испытуемых, больных и здоровых.
2) статистические методы.
Все количественные характеристики были подвергнуты математической обработке на IBM-совместимом компьютере с использованием стандартного (Microsoft Excel 2003, Statistica 6.0) и специально разработанного программного обеспечения (ERYTHRO). Рассчитывались среднее арифметическое и стандартное отклонение. Достоверность различия средних оценивалась при помощи критерия Стьюдента, а также при помощи непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.
2.2. Физиологическая оценка популяционного состава и механической резистентности эритроцитов капиллярной и венозной крови доноров
При сравнении динамики изменения гемолитической устойчивости эритроцитов донорской крови при хранении и эритроцитарных показателей капиллярной крови наблюдаются некоторые особенности.
Общее содержание эритроцитов всегда достоверно (p<0,05) больше в капиллярной крови.
Процентное содержание микроцитов всегда преобладает в венозной крови, при этом на 1 и 14 дни хранения это сравнение достоверно (p<0,05). Процентное содержание макроцитов всегда преобладает в капиллярной крови, причем достоверность (p<0,05) отличия наблюдается на 1, 14 и 21 дни хранения венозной крови. Ситуация с нормоцитами сложнее: преобладание венозной крови отмечено только на 21-ый день хранения, а в остальные дни наблюдается повышенное содержание нормоцитов в крови, взятой из пальца. Похожая ситуация наблюдается с показателем анизоцитоза. На первый день хранения, данный параметр больше в капиллярной крови, но в остальные дни анализа отмечено превышение в венозной крови.
Средний объем эритроцитов всегда преобладает в крови, взятой из пальца донора. Сравнение среднего объема эритроцитов достоверно (p<0,05) на 1, 14 и 21 дни хранения.
При сравнении гемолитической устойчивости отмечено больший прирост эритроцитов после вибровоздействия в венозной крови во все дни хранения, о чем свидетельствует сравнение условного гемолиза эритроцитов после вибрации. Данный параметр для всех случаев имеет отрицательное значение, и степень условного гемолиза эритроцитов больше в венозной крови.
Степень общего условного гемолиза микроцитов в капиллярной крови выше по сравнению с анализом венозной крови на 1-ый и 14-ый дни хранения (рис.1). Знак условного гемолиза микроцитов всегда отрицательный, что означает прирост количества эритроцитов малых объемов после вибровоздействия для всех анализов. При сравнении степени условного гемолиза микроцитов 2 и микроцитов 3 отмечается более значительное изменение количества самых малых объемов форменных элементов.
Нормоциты в венозной крови имеют прирост после вибровоздействия только на 1-ый день хранения, причем больший прирост по сравнению с кровью из пальца (рис.2).
В остальные дни анализа условный гемолиз нормоцитов в венозной крови имеет положительный знак, что указывает на уменьшение их количества. Такая же ситуация наблюдается после вибровоздействия на нормоциты 2 и 3. За исключением 1-ого дня хранения наблюдается уменьшение количества эритроцитов этих субпопуляций в венозной крови. Отличие заключается в положительном условном гемолизе данных субпопуляций в капиллярной крови. Для нормоцитов 1 значения условного гемолиза отрицательны в крови из пальца и в венозной крови на всех стадиях хранения.
При этом степень условного гемолиза больше для венозной крови в 1-й и 7-й дни хранения. В остальные дни отмечается больший прирост после вибровоздействия на форменные элементы данной субпопуляции в капиллярной крови.
Особая ситуация сложилась при изменении общего количества макроцитов (рис.3). Условный гемолиз положителен для всех случаев, и, начиная с 7 дня хранения, венозный показатель превышает капиллярный. В случае макроцитов 2, условный гемолиз в капиллярной крови больше, чем в венозной в любой день хранения.
Отмечается большое различие в условном гемолизе этих субпопуляций в венозной крови на 1-й день хранения и в капиллярной крови. Для макроцитов 3 в венозной крови данный показатель имеет отрицательное значение (-15,32±9,79%), что свидетельствует о протекающем процессе агрегации. Для макроцитов 3 рассматриваемый показатель имеет хотя и положительное, но малое значение (0,32±3,18%), по сравнению с капиллярной кровью. В остальные дни хранения наблюдается большая степень условного гемолиза в венозной крови на 14 день.
Такая динамика изменения гемолитической устойчивости при вибронагрузке сходна с эритроцитами хранящейся венозной крови на всех сроках хранения. Основное различие наблюдается только в день закладки крови на хранение.
Рис.1. Условный гемолиз субпопуляций микроцитов в капиллярной и венозной крови доноров.
Рис.2. Условный гемолиз субпопуляций нормоцитов в капиллярной и венозной крови доноров.
Рис.3. Условный гемолиз субпопуляций макроцитов в капиллярной и венозной крови доноров.
2.3. Физиологическая оценка популяционного состава и механической резистентности эритроцитов донорской крови в различные сроки хранения
Не меньший интерес представляет сравнительный анализ биомеханических и реологических характеристик эритроцитов для венозной крови в различные сроки хранения. Это позволит проследить динамику изменений, происходящих в донорской крови на всем протяжении хранения. Основные показатели приведены в таблице 1.
В процессе хранения происходит увеличение содержания эритроцитов, наибольшее значение приходится на конец срока хранения, то есть на 21 день. Процентное соотношение форменных элементов не меняется с течением времени хранения. Наименьшее количество представляют макроциты, а наибольшее – нормоциты.
Также хранение эритроцитов сказывается на величине объема клеток, который возрастает от закладки на хранение до конца срока. Наряду с этим отмечается достоверное (р<0,05) увеличение показателя анизоцитоза к 21 дню хранения крови.
Общий условный гемолиз снижается в процессе хранения, что доказывается меньшим приростом эритроцитов после вибрации в конце срока хранения. Гемолитическая устойчивость различных субпопуляций форменных элементов также изменяется в процессе хранения.
При закладке на хранение наблюдаются процессы агрегации и фрагментации. Агрегация проявляется в увеличении числа самых крупных субпопуляций нормоцитов и макроцитов (нормоцитов 3 и макроцитов 3). Эта склонность эритроцитов к агрегации косвенным образом свидетельствует о достаточной активности метаболических процессов в них, о сохранении отрицательного электрического заряда. Таким образом, имеются достаточные функциональные возможности клеток красной крови. Прирост макроцитов 1, нормоцитов 2 и 3 также может быть вызван фрагментацией крупных молодых клеток, имеющих большой объем и достаточно текучую мембрану.
На ранних сроках хранения число таких клеток может быть значительное. Таким образом, возможно образование полноценных клеток, способных выполнять кислородтранспортную функцию, в процессе фрагментации. Кроме этого, о процессе фрагментации свидетельствует отрицательный условный гемолиз микроцитов 2 и 3 и нормоцитов 1.
По мере увеличения срока хранения крови наблюдается снижение процесса агрегации, на что указывает смена увеличения числа макроцитов их уменьшением. В хранящейся крови появляются «старые» клетки из-за невозможности смены эритроцитарной популяции в условиях хранения in vitro. Чем ближе к концу срока хранения, тем больше становится прирост количества микроцитов и снижение числа макроцитов.
Таблица 1
Показатели периферического звена системы эритрона в различные сроки хранения донорской крови
| Показатель | Венозная кровь 1 день | Венозная кровь 7 день | Венозная кровь 14 день | Венозная кровь 21 день |
| Содержание эритроцитов, млн/мкл | 4,13±0,06 | 4,14±0,06 | 4,19±0,06 | 4,20±0,05 |
| Содержание микроцитов, % | 38,41±1,52 (2, 4) | 34,17±1,67 (1, 3) | 39,08±1,88 (2, 4) | 35,33±1,67 (1, 3) |
| Содержание нормоцитов, % | 40,97±0,78 | 41,74±0,85 (3) | 39,80±0,98 (2, 4) | 42,53±0,98 (3) |
| Содержание макроцитов, % | 20,62±1,09 (2) | 24,09±1,20 (1, 3) | 21,13±1,35 (2) | 22,14±1,16 |
| Условный гемолиз эритроцитов при вибрации, % | -3,16±0,65 (4) | -2,78±0,53 (4) | -2,51±0,54 | -1,55±0,56 (1, 2) |
| Условный гемолиз микроцитов при вибрации, % | -8,46±2,14 (2, 3, 4) | -19,84±2,92 (1) | -17,13±2,68 (1) | -18,75±2,91 (1) |
| Условный гемолиз нормоцитов при вибрации, % | -2,38±1,79 | 0,97±2,39 | 5,38±2,29 | 2,16±1,99 |
| Условный гемолиз макроцитов при вибрации, % | 4,05±2,19 (4) | 7,67±2,21 | 7,72±2,96 | 9,19±2,61 (1) |
| Условный гемолиз микроцитов 2 при вибрации, % | -10,74±2,86 (2, 3, 4) | -23,20±4,01 (1) | -21,94±3,49 (1) | -24,65±4,09 (1) |
| Условный гемолиз микроцитов 3 при вибрации, % | -4,82±1,84 | -8,12±2,13 | -8,67±3,03 | -8,16±1,81 |
| Условный гемолиз нормоцитов 1 при вибрации, % | -4,52±1,86 | -4,63±2,40 | -1,05±2,60 | -2,12±1,86 |
| Условный гемолиз нормоцитов 2 при вибрации, % | -3,31±1,95 | 1,91±2,39 | 3,70±2,74 | 1,89±2,19 |
| Условный гемолиз нормоцитов 3 при вибрации, % | -1,96±2,49 | 3,03±2,95 | 7,87±2,73 | 4,01±2,57 |
| Условный гемолиз макроцитов 1 при вибрации, % | 0,32±3,18 | 10,87±3,27 | 17,09±3,34 (4) | 8,13±3,40 (3) |
| Условный гемолиз макроцитов 2 при вибрации, % | 6,79±4,94 (3, 4) | 15,21±4,20 | 19,79±4,04 (1) | 21,66±4,75 (1) |
| Условный гемолиз макроцитов 3 при вибрации, % | -15,32±9,79 (3) | 19,72±5,70 | 21,45±4,99 (1, 4) | 13,53±6,71 (3) |
| Средний объем эритроцитов, фл | 85,76±0,93 (2, 4) | 89,90±1,30 (1, 3) | 89,70±1,17 (2, 4) | 90,06±1,22 (1, 3) |
| Показатель анизоцитоза, % | 38,89±2,12 (4) | 41,38±2,13 (4) | 42,64±2,06 (4) | 48,08±2,12 (1,2,3) |
Примечание - 1, 2, 3, 4, 5 – достоверность (p<0,05) различий по сравнению с 1-ой, 2-ой, 3-ей, 4-ой, 5-ой группой.
Пик наибольшего значения условного гемолиза самых крупных макроцитов приходится на 14 день хранения. Это можно объяснить как дезагрегация спонтанно образованных конгломератов. В конце хранения наибольший спад имеет количество макроцитов 2. В этот период гемолизу подвергаются в первую очередь стареющие дефектные клетки, находящиеся на различных стадиях диск-сферотрансформации.
2.2. Физиологическая оценка популяционного состава и механической резистентности эритроцитов венозной крови доноров разного пола
Сравнение биомеханических и реологических показателей хранящейся консервированной крови доноров мужского и женского пола привело к интересным результатам.
Содержание эритроцитов в венозной крови в момент закладки достоверно (p<0,05) выше у мужчин (4,16±0,12 млн/мкл в мужской крови и 3,63±0,11 млн/мкл в женской). Степень общего условного гемолиза преобладает в мужской крови (-3,82±1,4% у мужчин и -2,84±1,21% у женщин), что означает формирование большего количества форменных элементов красной крови после вибровоздействия у мужчин, чем у женщин.
Обращает на себя внимание также изменение субпопуляций эритроцитов при вибрации (рис.4). Так, наблюдается явление фрагментации в обоих рассматриваемых случаях, о чем свидетельствует отрицательный гемолиз микроцитов (-11,87±5,16% в мужской крови и -8,16±2,91% в женской). Однако в мужской крови это явление подчеркивается положительным условным гемолизом макроцитов (4,90±4,48%) и отрицательным нормоцитов (-2,8±3,6%), указывающим на уменьшение количества эритроцитов большой субпопуляции и увеличение количества эритроцитов средней субпопуляции. А у женщин наблюдается похожее явление – положительный условный гемолиз нормоцитов (0,07±2,68%) и макроцитов (0,61±3,99%).
После механического воздействия отмечается большие изменения в мужской крови в сторону увеличения форменных элементов субпопуляций микро- и нормоцитов. Это обуславливает более выраженный характер фрагментации в мужской крови, по сравнению с женской.
Таким образом, кровь женщин в начале хранения оказывается более устойчивой к механическому воздействию. Сравнение показателей условного гемолиза нормоцитов 3 указывает на уменьшение клеток данного размера у женщин (0,82±2,96%), то есть фрагментацию, и на их увеличение у мужчин (-2,46±5,33%), что означает агрегацию. При сравнении субпопуляций макроцитов выявлено преобладание макроцитов 1 в женской крови (4,94±3,17% у женщин, 4,37±4,77% у мужчин) и макроцитов 2 в крови мужчин (3,06±5,31% у женщин, 17,02±7,97% у мужчин). Условный гемолиз макроцитов 3 имеет отрицательное значение (-20,58±11,11%) в крови мужчин и положительное в женской крови (9,06±6,76%), что указывает на процесс агрегации в первом случае и фрагментации во втором.
Рис.4. Профиль условного гемолиза субпопуляций эритроцитов в крови доноров разного пола на 1-ый день хранения.
При сравнении общего условного гемолиза на 7-ой день хранения заметно, что больший прирост форменных элементов красной крови наблюдается в мужской крови (-2,95±0,99% у мужчин, -2,23±0,92% у женщин). Степень условного гемолиза микроцитов достоверно преобладает в женской крови (-13,63±4,41% у мужчин, -18,96±5,3% у женщин), также как и степень разрушения макроцитов, о чем свидетельствует соответствующий показатель условного гемолиза (2,32±3,53% у мужчин, 11,7±3,41% у женщин). В случае нормоцитов в женской крови наблюдается уменьшение количества клеток (2,4±3,72%), а в мужской – увеличение (-1,88±2,81%).
Сравнивая субпопуляции эритроцитов, выделяются следующие закономерности (рис.5). Отмечается достоверно больший прирост форменных элементов самых малых размеров (микроцитов 2) в женской крови (-14,25±5,8% у мужчин, -25,33±7,48% у женщин). Степень условного гемолиза микроцитов 3 и нормоцитов 1 преобладает в мужской крови. Особый интерес вызывает тот факт, что в крови мужчин происходит увеличение числа нормоцитов 2 (-2,56±3,13%) и небольшое уменьшение нормоцитов 3 (0,38±3,22%). Это указывает на присутствие явления агрегации, наряду с фрагментацией эритроцитов. В то же время, в крови доноров-женщин наблюдается уменьшение нормоцитов 2 (2,59±3,98%) и 3 (6,57±4,35%), что означает менее выраженный процесс агрегации мелких форменных элементов красной крови. Данный вывод также подтверждается большим, по сравнению с мужской кровью, условным гемолизом макроцитов всех субпопуляций в женской крови. В крови доноров-мужчин явление фрагментации крупных эритроцитов компенсируется процессом агрегации мелких субпопуляций форменных элементов красной крови. Это и обуславливает меньший условный гемолиз макроцитов всех субпопуляций в крови мужчин, по сравнению с кровью женщин.
При сравнении структуры условного гемолиза на 14-ый день (рис.6) особенно выделяется значительное преобладание степени условного гемолиза микроцитов 2 в женской крови (-14,95±5,42% – у мужчин, -23,57±5,2% – женщин).
Рис.5. Профиль условного гемолиза субпопуляций эритроцитов в крови доноров разного пола на 7-ой день хранения.
Рис.6. Профиль условного гемолиза субпопуляций эритроцитов в крови доноров разного пола на 14-ый день хранения.
Это означает протекание ярко выраженного процесса фрагментации, что подтверждается и повышенным условным гемолизом нормоцитов 3 (2,98±2,81% – у мужчин, 11,40±4,96% – женщин), макроцитов 1 (8,04±4,64% – у мужчин, 19,48±6,78% – женщин) и макроцитов 2 (11,43±7,13% – у мужчин, -17,94±6,6% – женщин), по сравнению с мужской кровью.
В то же время, наблюдается более выраженное уменьшение количества макроцитов 3 в мужской крови (19,91±7,82% – у мужчин, 13,12±8,6% – женщин). В мужской крови также наблюдается процесс агрегации мелких клеток, что отражено в малой величине условного гемолиза нормоцитов 2 и 3 (0,04±2,47% - нормоциты 2, 2,98±2,81% - нормоциты 3). Агрегация практически полностью компенсирует фрагментацию нормоцитов этих субпопуляций.
Выявлено, что при вибровоздействии в конце срока хранения (21-ый день) количество микроцитов 2 у женщин-доноров увеличивается на 26,99±6,73%, что достоверно (p<0,05) выше степени увеличения количества (условного гемолиза) в мужской крови (-13,11±4,84%) (рис.7).
Рис.7. Профиль условного гемолиза субпопуляций эритроцитов в крови доноров разного пола на 21-ый день хранения.
Для форменных элементов большого объема (макроцитов 2 и 3) также отмечается сильно выраженное снижение количества (36,22±6,93% - макроциты 2, 30,89±10,99% - макроциты 3), то есть фрагментация данных клеток.
В крови мужчин-доноров, наряду с фрагментацией, наблюдается процесс агрегации мелких форменных элементов красной крови, о чем свидетельствует отрицательный знак условного гемолиза нормоцитов 2 (-2.75±2,01%), нормоцитов 3 (-2,34±3,2%) и макроцитов 1 (-0,85±4,07%). Таким образом, достаточно сильная агрегация обуславливает меньшее значение условного гемолиза макроцитов 2 (12,16±5,63%) и макроцитов 3 (23,82±7,09%) и меньшее увеличение микроцитов 2 (-13,11±4,84%) и микроцитов 3 (-9,95±3,33%) по сравнению с женской кровью.
Таким образом, при закладке на хранение (1-ый день) в мужской крови наблюдается совокупность процессов агрегации и фрагментации, причем агрегация происходит очень интенсивно, что обусловлено большим приростом макроцитов 3. В женской крови процесс агрегации выражен намного меньше, так как условный гемолиз крупных субпопуляций макроцитов имеет положительный знак. Фрагментация заметно проявляется в обоих случаях, но судя по значениям «гемолиза» микроцитов 2 и 3, она более выражена в крови мужчин. Таким образом, кровь женщин в начале хранения оказывается более устойчивой к механическому воздействию.
В процессе хранения и в мужской и в женской крови после вибровоздействия преобладает процесс фрагментации. При этом он протекает немного по-разному: в крови женщин-доноров фрагментации подвергаются более мелкие субпопуляции эритроцитов, по сравнению с мужской. Это видно из положительного условного гемолиза нормоцитов 2 в женской крови притом, что в мужской этот показатель имеет отрицательный знак.
В конце срока хранения в мужской крови опять начинает проявляться процесс агрегации, наряду с продолжающейся фрагментацией. В женской крови фрагментация достигает своего пика.
Средний объем эритроцитов больше в мужской крови, кроме анализа на 7 день хранения, когда преобладает объем эритроцитов женской крови. Показатель анизоцитоза всегда выше в крови женщин-доноров.
3. ВЫВОДЫ
- Научно обоснована морфофизиологическая полноценность эритроцитов в зависимости от сроков хранения консервированной донорской крови.
- Еженедельная физиологическая оценка популяционного состава и механической резистентности эритроцитов капиллярной и венозной крови позволяет обеспечить объективный контроль над структурно-функциональной полноценностью хранящейся крови.
- Установлена определенная изменчивость структурно-функциональной полноценности эритроцитов донорской крови за недельный срок хранения; при этом возрастает фрагментация крупных клеток, а агрегация мелких субпопуляций снижается по сравнению с данными на момент закладки.
- Через две недели хранения консервированной крови морфофизиологическая полноценность эритроцитов относительно стабилизируется, о чем свидетельствует более выраженная фрагментация клеток со средними и большими объемами, при одновременном снижении процесса агрегации.
- На 21 день хранения консервированной крови наблюдается стабилизация морфофизиологической полноценности эритроцитов, что подтверждается усилением процессов дезагрегации и фрагментации.
- Анализ морфофизиологической полноценности консервированной крови доноров, разделенных по половому признаку, показал, что у доноров-мужчин более выражен процесс агрегации эритроцитов, тогда как у доноров-женщин преобладает их фрагментация.
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- Для станций переливания крови предложены научно-обоснованные рекомендации по контролю морфофизиологической полноценности донорской крови с использованием метода исследования биомеханических и реологических свойств эритроцитов по А.А.Ненашеву и соавторам (1983, 2006).
- Научные положения, выводы и предложения диссертационных исследований используются при проведении лекционных и практических занятий на кафедре госпитальной терапии с курсом трансфузиологии ГОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» и на кафедре биологической химии «Самарский государственный университет».
5. СПИСОК ОПУБЛИКОВАНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Ненашев А.А. Функциональные состояния донорской крови / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.В. Потапова // Всерос. молод. науч. конф. с междунар. участием «VIII королевские чтения». Сб. тр. - Самара, 2005. – С. 288.
2. Ненашев А.А. Способ передачи данных со счетчика форменных элементов крови на компьютер. / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.В. Катайкин, М.Н. Батаев // Науч. тр. VII междунар. научно-практич. конф. «Здоровье и образование в XXI». – Москва, 2006. – С. 313-314.
3. Бундов И.Д. Новая вибрационная установка для исследований функциональной активности эритроцитов. / И.Д. Бундов, А.А. Ненашев, А.В. Селезнев А.В., М.В. Катайкин // Сб. стат. V междунар. научно-практич. конф. «Медицинская экология». – Пенза, 2006. – С. 103-105.
4. Бундов И.Д. Создание и введение в исследования определения функциональной активности эритроцитов новой конструкции вибратора / И.Д. Бундов, А.А. Ненашев, М.Н. Батаев, С.М. Ловцевич // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникации: мат. Междунар. научно-технич. конф. – Самара, 2006. – С. 72-75.
5. Ненашев А.А. Введение дополнительных тестов для выявления функциональной активности эритроцитов в процессе хранения консервированной крови и эритромассы. / А.А. Ненашев, М.В. Катайкин, С.М. Ловцевич, И.Д. Бундов // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникации: мат. Междунар. научно-технич. конф. – Самара, 2006. – С. 77-81.
6. Ненашев А.А. Оценка долголетия изобретения многогранностью применения в исследованиях. / А.А. Ненашев, С.М. Ловцевич, И.Д. Бундов, М.В. Катайкин, М.Н. Батаев // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникации: мат. Междунар. научно-технич. конф. – Самара, 2006. – С. 81-87.
7. Ненашев А.А. Анализ и перспективы метода исследования функциональной активности эритроцитов в норме и патологии. / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.Н. Батаев, М.В. Катайкин - Самара, 2006. – 58 с. - Деп. ВИНИТИ № 1323-В2006.
8. Ненашев А.А. Ответная реакция эритроцитарной системы на физическую нагрузку у детей. / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.Н. Батаев, М.В. Катайкин // Актуальные проблемы современного образования и медицины.: мат. Междунар. научно-практич. конф. – Самара, 2006. – С.103-105.
9. Бундов И.Д. Предварительные исследования для моделирования массопереноса кислорода у здоровых и страдающих гипоксией испытуемых. / И.Д. Бундов, А.А. Ненашев, М.В. Катайкин, С.М. Ловцевич // Всерос. молод. науч. конф. с междунар. участием «VIII королевские чтения». Сб. тр. – Самара, 2007. – С. 223.
10. Патент на полезную модель №63544 Российская Федерация*. Устройство для определения функциональной активности эритроцитов. / А.А. Ненашев, А.В. Селезнев А.В., М.В. Катайкин, И.Д. Бундов; заявитель и патентообладатель Ненашев А.А.; заявл. 19.06.06; зарег. 27.05.07. – 20 с.
11. Ненашев А.А. Исследование элементов красной крови у детей при выходе из состояния новорожденности и недоношенности. / А.А. Ненашев, М.В. Катайкин, И.Д. Бундов, С.М. Ловцевич // V Междунар. научно-практич. конф. «Новые медицинские технологии в охране здоровья здоровых, в диагностике, лечении и реабилитации больных». Сб. тр. – Пенза, 2007.- С. 179-181.
12. Бундов И.Д. Роль функциональной активности эритроцитов в поддержании газового гомеокинеза при хронической коронарной недостаточности. / И.Д. Бундов, А.А. Ненашев, М.В. Катайкин, С.М. Ловцевич // V Междунар. научно-практич. конф. «Новые медицинские технологии в охране здоровья здоровых, в диагностике, лечении и реабилитации больных». Сб. тр. – Пенза, 2007. – С. 181-182.
13. Бундов И.Д. Усовершенствование методики определения электрической прочности мембран эритроцитов. / И.Д. Бундов, А.А. Ненашев, М.В. Катайкин, С.М. Ловцевич // V Междунар. научно-практич. конф. «Новые медицинские технологии в охране здоровья здоровых, в диагностике, лечении и реабилитации больных». Сб. тр. – Пенза, 2007. – С. 215-218.
14. Ненашев А.А. От механической резистентности эритроцитов к их функциональной активности при различных состояниях крови. / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.В. Катайкин - Самара, 2008. – 130 с. - Деп. ВИНИТИ № 857-В2008.
15. Ненашев А.А. Роль консервантов и их влияние на функциональную активность эритроцитов / А.А. Ненашев, И.Д. Бундов, М.В. Катайкин // Вест. С-Петерб. гос. мед. академии им. И.И.Мечникова. – 2008. - №1 (26). – С. 99-102*.
* - публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК России и патенты
Подписано к печати 17.05.2010 г. Бумага писчая. Печать оперативная.
Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №
Отдел оперативной полиграфии
