Русский English

Мартусевич А.К., Ковалева Л.К.

Особенности дегидратационной структуризации сыворотки крови человека при некоторых физиологических состояниях

Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии, г. Нижний Новгород

Кировская государственная медицинская академия

Введение. Известно, что даже физиологические стрессоры способны вызвать существенные ответные реакции со стороны регуляторных (нейро-иммуно-гормональный контур) и эффекторных (кардиореспираторная надсистема) систем [1]. В то же время характер метаболических сдвигов, происходящих в организме при значимых физических нагрузках и психоэмоциональном стрессе изучен недостаточно подробно [2, 3]. Экзаменационный стресс – достаточно сильный психофизиологический раздражитель для студента с социально-детерминированной значимостью и важностью результата, выводящий многие системы организма из состояния равновесия на длительное время, что сохраняется и после ответа по билету [4]. В связи с этим, данная ситуация является удобной моделью для оценки психоэмоционального воздействия. В настоящее время известен ряд стандартизированных тестов, позволяющих изучать физическую работоспособность индивида [5]. Одним из наиболее распространенных среди них является проба Physical Working Capacity (PWC), разработанная в Каролинском университете в Стокгольме Шестрандом в 50-х годах XX в., еще в 1968 г. рекомендована ВОЗ для определения физической работоспособности человека [5]. Данный метод заключается в определении мощности стандартной нагрузки, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает 170 ударов в минуту. Его стандартизированность и предопределила возможность его применения в качестве модели физической нагрузки.

Материал и методы исследования. Проведена оценка кристаллогенной и инициирующей активности сыворотки крови 35 здоровых студентов-добровольцев (возраст 18-20 лет). У всех испытуемых производили забор крови в спокойном состоянии (в межсессионный период), после выполнения физической нагрузки и непосредственно перед сдачей курсового экзамена. В качестве модели физической нагрузки использовали тест PWC 170 в варианте велоэргометрической пробы. Мощность первой и второй нагрузок рассчитывали по таблицам с учетом антропометрических данных, возраста и пола испытуемых.

Для изучения кристаллогенных свойств биожидкости приготавливали микропрепараты по методике тезиокристаллоскопии [6, 7]. Базисным веществом при тезиграфии служил 0,9 % раствор хлорида натрия. Проводили визуаметрию - описание результатов собственного и инициированного кристаллообразования биосубстрата с использованием системы полуколичественных параметров [7, 8]. Также проводили спектрометрическое исследование кристаллоскопических и тезиграфических фаций на микроспектрофотометре PowerWave XS (США) при длинах волн 300, 350 и 400 нм [8].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение. Установлено, что указанные физиологические стрессоры способствуют существенному преобразованию собственного кристаллообразования рассматриваемой биожидкости (рис. 1 и 2). При этом направленность сдвигов по всем основным оценочным показателям при обоих вариантах воздействия аналогична, что обусловлено универсальностью стресс-ответа организма на раздражитель, однако выраженность смещения значения параметров неодинакова. Так, при выполнении теста PWC 170 изменения кристаллоскопической картины сыворотки крови были более отчетливыми и включали усложнение структурной организации кристаллических элементов (за счет преобладания дендритных кристаллов с минимальным количеством одиночных структур), увеличение их плотности в фации в сочетании с нарастанием степени их деструкции. Это проявилось в статистически значимом приросте уровня индекса структурности, кристаллизуемости и параметра СДФ соответственно (p<0,05). Кроме того, после осуществления велоэргометрической пробы наблюдали существенное расширение краевой зоны микропрепарата, приводящее к увеличению показателя выраженности последней (Кз), причем в этом случае указанная зона фации была шире не только по сравнению с фациями сыворотки крови, полученными в состоянии покоя, но и в условиях экзаменационного стресса (p<0,05). С учетом того, что краевая зона микропрепарата формируется белковыми макромолекулами [9, 10], можно предположить нарастание концентрации протеинов в биожидкости, поступающих в кровь при интенсификации метаболизма.

В условиях экзаменационного стресса наблюдали умеренную, но достоверную тенденцию к усложнению организации кристаллических структур (по индексу структурности фации; p<0,05), однако она была менее существенной, чем при выполнении физической нагрузки (рис. 1). В отношении кристаллизуемости биосреды увеличение уровня параметра зарегистрировано лишь на уровне тенденции (p<0,01). Сопоставимым с характерным для физического напряжения оказалось повышение степени деструкции фации, в предэкзаменационный период превышающее 1,5 балла.

При эмоциональном стрессе, как и после выполнения теста PWC 170, отмечали значимое расширение краевой зоны микропрепарата сыворотки крови (p<0,05), но в этом случае оно было менее выраженным, чем при физической нагрузке. Это может быть обусловлено трансформациями белкового спектра без существенного изменения уровня общего белка в сыворотке крови [3, 9].

Зафиксированные сдвиги были верифицированы их спектрометрическим исследованием при длинах волны 300, 350 и 400 нм (рис. 2). Установлено, что при обоих вариантах реализации стресса оптическая плотность кристаллограмм возрастает, причем при выполнении нагрузочного теста данная тенденция более отчетлива при всех использованных длинах волны, статистически значимо отличаясь как от показателя, зарегистрированного в состоянии покоя, так и перед сдачей экзамена (p<0,05). Следует заметить, что повышение оптической плотности фаций в этих случаях обусловлено увеличение количества и усложнением кристаллических элементов, формирующих кристаллоскопическую картину биологической жидкости. Таким образом, спектрометрические данные подтверждают результаты визуаметрии кристаллоскопических фаций в состоянии покоя и в условиях стресс-реакции.

Рис. 1. Результаты визуаметрии кристаллограмм сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе (здесь и далее: «*» – уровень статистической значимости различий по сравнению с показателем, характерным для состояния покоя p<0,05; ИС - индекс структурности, Кр - кристаллизуемость, СДФ - степень деструкции фации, Кз - выраженность краевой зоны фации)

Рис. 1. Результаты визуаметрии кристаллограмм сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе (здесь и далее: «*» – уровень статистической значимости различий по сравнению с показателем, характерным для состояния покоя p<0,05; ИС - индекс структурности, Кр - кристаллизуемость, СДФ - степень деструкции фации, Кз - выраженность краевой зоны фации)

Также была проведена оценка инициирующих свойств сыворотки крови здоровых людей при реализации метаболического ответа на физическое напряжение и психоэмоциональный стресс (рис. 3 и 4). Выявлено, что в условиях стресс-реакции наблюдали нарастание значений большинства визуаметрических параметров тезиграфии, однако степень выраженности данного тренда варьирует в зависимости от вида стрессирующего фактора (рис. 3). В частности, по уровню тезиграфического коэффициента Q непосредственно после физической нагрузки регистрировали нарастание инициаторного потенциала биосреды (p<0,05). Напротив, в предэкзаменационный период существенных сдвигов плотности кристаллических структур в тезиграммах сыворотки крови испытуемых людей не выявлено. Следует отметить, что значение рассматриваемого критерия после физического напряжения было выше, чем перед сдачей экзамена (p<0,05). В то же время оба стрессирующих фактора способствовали усложнению формируемых кристаллических элементов в высушенных образцах биологической жидкости, на что указывало умеренное нарастание уровня кристалличности (p<0,05 для обоих случаев). Аналогичная динамика имела место в отношении степени деструкции фации. По нашему мнению, характер изменения этих параметров отражает универсальный компонент метаболического стресс-ответа. Особенности формирования краевой зоны фации сыворотки крови при воздействии изучаемых стрессоров в целом аналогичны обнаруженным для тезиграфического коэффициента, но данный параметр возрастает после физической нагрузки и в предэкзаменационный период (p<0,05).

Рис. 2. Спектрометрия кристаллоскопических фаций сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Рис. 2. Спектрометрия кристаллоскопических фаций сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Это позволяет предполагать наличие перестроек протеома сыворотки крови при обоих состояниях, причем при выполнении теста PWC 170 эти изменения выражены в большей степени (p<0,05).

Приведенные сдвиги инициированного кристаллообразования сыворотки крови, как в случае кристаллоскопических фаций биологической жидкости, полностью подтверждаются результатами спектрометрического исследования (рис. 4). Так, при всех использованных длинах волны тезиграммы сыворотки крови демонстрируют более высокий уровень оптической плотности по сравнению с высушенными образцами биосреды, полученными от этих же людей в спокойном состоянии (p<0,05). В то же время при длине волны 300 и 400 нм оптическая плотность фаций сыворотки крови испытуемых после физической нагрузки статистически значимо превышает таковую, характерную для предэкзаменационного периода (p<0,05).

Заключение. Результаты проведенного исследования, которые, с наших позиций, должны рассматриваться в аспекте реализации общего адаптационного синдрома, демонстрируют, с одной стороны, единство реакции кристаллогенных свойств сыворотки крови на физические и эмоциональные стрессоры, а с другой стороны свидетельствуют о наличии особенностей реализации их эффектов. При этом более значимым оказывается действие физической нагрузки, что может быть обусловлено более выраженной интенсификацией метаболизма при данном виде стрессирующего фактора.

Рис. 3. Результаты визуаметрии тезиграмм сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Рис. 3. Результаты визуаметрии тезиграмм сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Рис. 4. Спектрометрия тезиграфических фаций сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Рис. 4. Спектрометрия тезиграфических фаций сыворотки крови здоровых людей при физической нагрузке и эмоциональном стрессе

Важно, что рассмотренная тенденция обнаруживается как в динамике морфологии кристаллических элементов образца, так и в отношении краевой зоны микропрепарата, преимущественно образованной белковыми макромолекулами, что косвенно указывает на формирование комбинированных сдвигов компонентного состава и физико-химических свойств изучаемой биологической жидкости – сыворотки крови. Следует отметить, что указанные вариации собственного и инициированного кристаллогенеза, исходно фиксируемые с помощью визуальных оценочных параметров, были дополнительно верифицированы путем спектроскопического исследования дегидратированных кристаллоскопических и тезиграфических фаций.

Таким образом, тезиокристаллоскопическая картина сыворотки крови является чутким индикатором различных физиологических состояний, в том числе физической и эмоциональной нагрузки, что находит отражение в сдвигах качественно-количественного состава, а, следовательно, и морфологии высушенных микропрепаратов биожидкости.


Список использованных источников:

1. Судаков К.В. с соавт. Нормальная физиология. Курс физиологии функциональных систем. - М.: Медицинское информационное агентство. 1999.

2. Дмитриева Т.Б., Воложин А.И. Социальный стресс и психическое здоровье. - М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ. 2001.

3. Мартусевич А.К., Сафарова Р.И. Информативность исследования кристаллогенеза слюны спортсменов-лыжников в прогнозировании результативности их выступления// Вестник спортивной науки. 2007. 4. 27-32.

4. Спицин А.П., Спицина Т.А. Вариабельность сердечного ритма в условиях нервно-психического напряжения// Гигиена и санит. 2011. 4. 65-68.

5. Епифанов В.А. Лечебная физкультура и спортивная медицина. - М., 2007. 568.

6. Камакин Н.Ф., Мартусевич А.К. К методике тезиокристаллоскопии биожидкостей// Клиническая лабораторная диагностика. 2002. 10. 3.

7. Мартусевич А.К., Камакин Н.Ф. Унифицированный алгоритм исследования свободного и инициированного кристаллогенеза биологических жидкостей// Клиническая лабораторная диагностика. 2007. 6. 21-24.

8. Мартусевич А.К., Воробьев А.В., Зимин Ю.В., Камакин Н.Ф. Визуаметрия и спектрометрия в кристаллосаливадиагностике// Российский стоматологический журнал. 2009. 4. 30-32.

9. Дерябина Н.И., Залесский М.Г. Содержание белковых компонентов в капле сыворотки крови при ее высыхании// Вестник новых медицинских технологий. 2005. 12 (1). 85.

10. Shabalin V.N., Shatokhina S.N., Yakovlev S.A. Character of blood crystallization as an integral index of organism homeostasis// Phys. Chem. Biol. Med. 1995. 2 (1). 6-9.


17.10.2013 00:36:00