Сопряженность основных гематологических параметров и показателей ЭХОКС у спортсменов в состоянии относительного покоя

            Кровь – важнейшая интегрирующая система, которая обеспечивает обмен метаболитами и информацией между тканями и клетками, пластическую и защитную функции организма. Протекая по закрытому контуру, кровь контактирует со всеми органами. Многообразие и важность функций, огромная протяжённость приводят к значительной уязвимости системы кровообращения.

            Одна из главных проблем, которую решает спортивная физиология – раскрытие закономерностей гемодинамического обеспечения мышечной деятельности. По мере роста спортивного мастерства вклад системы транспорта кислорода и аппарата кровообращения в лимитирование физической работоспособности возрастает.

            Исследование гематологических параметров и показателей ЭХОКС дают важную информацию о влиянии спортивной тренировки на состояние различных систем организма спортсмена, состоянии здоровья, о физиологических механизмах оздоровительного эффекта физической тренировки.

            Цель нашего исследования – определить информативность основных гематологических показателей и важных параметров ЭХОКС у спортсменов в состоянии относительного покоя и выявить взаимосвязи между ними.

 

Материал и методы исследования

 

            Обследовали группу спортсменов МС; КМС (n=9),  спортсменов 1-2 разрядов (n=12). Контрольную группу представили практически здоровые мужчины, такого же возраста и антропометрических характеристик (n=12). Возраст испытуемых составлял, в среднем, - 19,75 года. Индекс массы тела исследуемых в обеих группах не превышал 22,68±0,58 кг/м².

            Эхокардиографическое исследование выполнено с помощью аппарата Aplio Toshiba SSA-700 A (770A) с секторным датчиком с фазированной решеткой PST-30BT (для кардиоисследований, частота 3,0 МГц). Во время обследования пациент лежал на спине или на левом боку. Обеспечив положение датчика с наилучшим отображением исследуемых структур и их функции, регистрировали эхокардиограмму (ЭХоКГ).             Общий анализ крови выполнен на гематологическом анализаторе СА620 – выполняющем полный автоматический анализ клеток крови. Кровь для исследования забирали из пальца утром, натощак.

 

Результаты исследования и их обсуждение

            Общепризнанный фактор лимитирования физической работоспособности – система транспорта кислорода, где центральное место занимает неспособность сердца увеличивать свою производительность (сердечный выброс) и, тем самым, обеспечивать достаточный уровень кровотока, а также доставку кислорода в рабочие мышцы. Ключевой причиной снижения ударного объёма, обеспечивающего лимитирование максимального сердечного выброса и доставку кислорода работающим мышцам, является более ранний выход на плато венозного возврата [8, с. 824-830]. Одним из факторов, ограничивающих центральное кровообращение и насосную функцию сердца, является гемоконцентрация и рост вязкости крови. Повышение текучести крови, особенно за счёт снижения агрегации эритроцитов, может снижать венозное сопротивление и увеличивать мышечный кровоток. Это указывает на важное физиологическое значение не только гематокрита, но и других гемореологических параметров.

            Гематокрит является главным детерминантом вязкости крови при всех напряжениях сдвига. Снижение вязкости крови при физической тренировке связывают с понижением гематокрита и вязкости плазмы [5, с. 147-156; 6, с. 33-40].

            Связь транспорта кислорода с вязкостью крови характеризуется прямой зависимостью вязкости крови от концентрации эритроцитов, т.е. кислородной ёмкости крови. Снижение (Hct) с одной стороны снизит кислородную ёмкость крови, а с другой – увеличит её транспортные возможности. По-видимому, существует оптимальная величина (Hct), когда наибольшая кислородная ёмкость сочетается с наибольшей транспортной способностью крови так, что результирующая кислородтранспортная способность выше [9, с. 659-664].

            В нашем исследовании при рассмотрении величин гематокрита и гемоглобина у спортсменов высокой квалификации (МС, КМС), спортсменов 1-2 разрядов и нетренированных лиц, у первых, можно отметить факт снижения Hct. Все изученные показатели  не выходили за пределы физиологической нормы, но в группе МС концентрация эритроцитов была ниже на 3,6%, гематокрит - на 2%, при практически равных с контрольной группой, величинах концентрации гемоглобина. При этом средний объём эритроцитов (MCV), показатель среднего содержания гемоглобина в эритроците (MCH) и средней концентрации гемоглобина в эритроците (MCHC) у высококвалифицированных спортсменов оказались выше на 2,3%;  3,7%; 1,76%  соответственно. Мы полагаем, что эти изменения у мастеров спорта, обусловлены активацией процессов разрушения эритроцитов в циркулирующей крови и синтезом ретикулоцитов в красном костном мозге, а  также  аутогемодилюцией – преобладающим накоплением объёма плазмы над общим объёмом эритроцитов.

            В группе МС оказался самый высокий ударный объем: он составлял 91,22±10,35 мл и был больше, чем у лиц контрольной группы на 37,3% (р<0,001). Такая же закономерность обнаружена и по величинам минутного объема крови (+35,4%; р<0,001), сердечного индекса (+30%; р<0,001) и  массе миокарда (+ 26,4% р<0,001).

            Проведённый корреляционный анализ выявил взаимосвязи между показателями МОК и ударного объема (УО)  [r=0,70; p<0,05], гематокритом (Hct) и конечно-систолическим размером левого желудочка (КСР) [r=0,740; p<0,05], конечно-систолическим объёмом левого желудочка (КСО) и гемоглобином (Hb) [r=0,756; p<0,05]. КСО тесно коррелировал с MCV [r=0,727; p<0,05], а также с MCH [r=0,720; p<0,05].

            Изменения КСО при адаптации аппарата кровообращения, достигаются с помощью механизмов саморегуляции, под влиянием экстракардиальных управляющих сигналов. Регулярные влияния реализуются в изменения систолического объёма, воздействуя на сократительную силу миокарда. При увеличении мощности сокращения, которого, возрастает КСО. Рост КСО обеспечивается использованием резервного объёма крови. При уменьшении мощности сердечного сокращения КСО крови падает. В сходных экстракардиальных условиях сказанное справедливо для функционирования желудочков и объёма венозного возврата.

            У спортсменов-разрядников концентрация гемоглобина (Hb) оказалась выше на 2%, MCH - на 1,9%, MCHC – на 2,85%  по сравнению с контрольной группой, MCV – меньше на 0,6%, Hct –  на 1%, соответственно. Прирост  гемоглобина у спортсменов 1-2 разрядов был обусловлен, в основном, повышением среднего содержания гемоглобина в эритроците (MCH) и средней концентрации гемоглобина в эритроците (MCHC), при практически равной RBC, по сравнению с не занимающимися спортом, наблюдалась тенденция к уменьшению MCV и Hct. Согласно литературным данным, при несколько сниженном MCV, наблюдаемом у зрелых клеток, отмечают повышенные значения МСНС [1, с. 39-41; 4, с. 49-54; 7, с. 145-152; 11, с. 27-38].

            Корреляционный анализ выявил менее тесные взаимосвязи между конечно-систолическим объёмом левого желудочка (КСО) и гемоглобином (Hb) [r=0,455], КСО и MCV [r=0,454], а КСО и MCH [r=0,519].

            Между МОК и ЧСС, МОК и ударным объемом никаких, сколько-нибудь значимых корреляций в этой группе, не отмечалось [r=0,06-0,16; p>0,05].

 Данные исследования представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Данные описательной статистики общего анализа крови

 

Показатели	Контрольная группа (n=12)	МС   (n=9)	Спортсмены 1-2 рразрядов (n=12)
1. RBC /l	5,05±0,10	4,87±0,09	5,05±0,09
2. MCV f1	85,17±0,99	87,16±1,20	84,64±0,30
3. HCT%	43,15±0,72	42,40±0,93	42,72±0,60
4. HGB g/l	147,67±2,87	147,56±2,90	150,55±2,37
5. MCH(pg)	29,29±0,46	30,40±0,70	29,85±0,43
6. MCHC(g/1)	342,42±3,99	348,56±4,72	352,46±3,64

 

Таблица 2

Некоторые параметры гемодинамики и морфологии сердца

 

№	Показатели	Контроль n=12	Мастера n=9	1, 2 разряд n=12
1.	ЧСС, уд./мин.	69,67±8,19	58,00±3,11***	66,27±4,24
2.	УО, мл	66,42±12,36	91,22±10,35***	66,76±8,39
3.	МОК, л/мин.	3,79±0,45	5,13±0,71***	4,18±0,30**
4.	СИ, л/мин./м²	2,00±0,25	2,60±0,40***	2,14±0,19
5.	ММЛЖ, гр.	147,42±19,02	186,33±30,02***	148,36±18,48

            **-  различия между группами статистически значимы при р≤0,01

            *** -  различия между группами статистически значимы при р≤0,001

            Кроме этого, нами были отмечены некоторые особенности показателей «белой» крови.

            Большой вклад в гемореологию вносят лейкоциты. В связи с их низкой способностью к деформации, лейкоциты могут депонироваться на уровне микроциркуляторного русла и значимо влиять на общее периферическое сопротивление сосудов. Кроме этого, форменные элементы белой крови формируют иммунитет и являются индикатором инфекционно-воспалительных процессов, приводящих к снижению работоспособности, ухудшению самочувствия и "срыву" адаптации.

            В таблице 3 представлены показатели белой крови в исследованных группах спортсменов.

Таблица 3

Некоторые показатели «белой» крови

 

 

            Из данных таблицы 3 видно, что концентрация лейкоцитов (WBC) в группе мастеров спорта была меньше на 14,89%, концентрация лимфоцитов (LYMF), главных "патрулей" организма – меньше на 10,20%, концентрация гранулоцитов (GRAN)  -  клеток, помогающих лимфоцитам в осуществлении иммунных реакций – меньше на 9,30%, по сравнению с контрольной группой. Во всех случаях различия не носили статистически значимый характер. Значения лейкоцитарной формулы всех исследуемых групп не выходили за рамки нормальных величин, соответствующих здоровым молодым мужчинам.  В то же время, у высококвалифицированных спортсменов, нами отмечены многочисленные корреляции. УО отрицательно коррелировал с GRAN (%) [r=-0,786; p<0,05], СИ положительно с LYMF (/1) [r=0,727; p<0,05], ФВ с MID (/1)  [r=0,776; p<0,05].

            В группе спортсменов 1-2 разрядов зарегистрированы также многочисленные, но менее тесные взаимосвязи. Коэффициент ранговой корреляции между УО и MID (/1) составил [r=0,537; p<0,05],  MID (/1) с ΔS  (степенью укорочения волокон миокарда ЛЖ в систолу, (%)) [r=0,462; p<0,05]. Концентрация лимфоцитов в абсолютных значениях (LYMF,/1) была взаимосвязана с КДР [r=0,599; p<0,05], ЗСЛЖ [r=0,530; p<0,05], ПЖ [r=0,445; p<0,05], КСО [r=0,603; p<0,05]. В контрольной группе этих взаимосвязей отмечено не было.

            Воспалительные факторы являются важными составляющими в запуске гемопоэза, в частности лейкоцитарного: нейтрофилов, моноцитов, Т-лимфоцитов, натуральных киллеров [12, с. 1434-1441], особенно на начальных стадиях развития стволовой клетки. В процессы эритропоэза на ранних стадиях созревания  стволовой клетки вовлечены факторы воспалительной активности организма, которые, по-видимому, могут влиять на сосудистый тонус и гормональные оси, участвующие в эритропоэзе и водном обмене, изменяя уровень гематокрита через активность эритропоэза и объёма плазмы. С другой стороны, А.М.Petersen and B.K.Pedersen (2005) установили, что у физически активных лиц, уровень воспалительной активности может быть ниже, чем у малоактивных людей. Эти же исследователи предположили, что во время физической нагрузки в мышцах синтезируется Ил-6 и, возможно дополнительные не учтённые факторы, имеющие антивоспалительное действие. В другой работе показано, что интенсивная         физическая нагрузка увеличивает экспрессию противовоспалительных цитокинов, антивоспалительных цитокинов и Ил-6 в лейкоцитах крови [13, с. 1124-1130].

            Мельников А.А., Викулов А.Д. (2008) в своей работе установили, что введение   Ил-6 – индуктора синтеза и секреции СРП печенью, вызывает быстрое снижение уровня Hct на 10-20%. Главным образом, это происходит за счёт аутогемодилюции, накопления объёма плазмы без существенного изменения тотального объёма эритроцитов в сосудистом русле.

            Вероятно, не случайно, в нашем исследовании у спортсменов высокой квалификации, спортсменов 1-2 разрядов и нетренированных лиц, у первых, можно отметить факт снижения Hct. При этом при  практически равной RBC, средний объём эритроцитов (MCV), показатель среднего содержания гемоглобина в эритроците (MCH) и средней концентрации гемоглобина в эритроците (MCHC)  у высококвалифицированных спортсменов оказались выше на 2,3%; 3,7%; 1,76%  соответственно.

            Тромбоциты занимают важное место в клеточно-гуморальном взаимодействии систем гемостаза. Экспериментально доказано модулирующее воздействие лейкоцитов крови на функцию тромбоцитов при исследовании агрегации тромбоцитов цельной крови [2, с. 20-39]. Агрегация тромбоцитов сопровождается освобождением из а-гранул активаторного рецептора Р-селектина, который остаётся ассоциированным с плазматической мембраной тромбоцитов. Экспрессия на мембране лейкоцитов                 Р-селектин-связывающего гликопротеина-1 позволяет нейтрофилам присоединять тромбоциты. Связь нейтрофилов с тромбоцитами обеспечивает репаративные и воспалительные реакции, возникающие в ответ на повреждение. Нейтрофилы после связывания на мембранах способны секретировать адгезивные молекулы и интерлейкины.

                 В таблице 4 представлены показатели кровяных пластинок (platelets).

Таблица 4

Данные описательной статистики общего анализа крови (тромбоциты)

 

Показатели	Контроль n=12	Мастера n=9	1, 2 разряд n=12
PLT (/l)	247,92±41,99	211,22±46,07*	246,82±56,19
MPV fl	8,20±0,74	8,68±0,64**	8,02±0,46
СОЭ (мм в час)	2,95±1,08	5,22±2,28***	3,64±2,01

             *-  различия между группами статистически значимы при р≤0,05

             **-  различия между группами статистически значимы при р≤0,01

             *** -  различия между группами статистически значимы при р≤0,001

            Из таблицы 4 видно, что концентрация тромбоцитов (PLT) у спортсменов высшей квалификации оказалась меньше, чем в контрольной группе на 14,80% (р<0,05), объём кровяных пластинок (MPV) больше на 5,53% (р<0,01).  В то же время, скорость оседания эритроцитов (СОЭ, мм) оказалась больше на 43,49%  (р<0,001).

            Таким образом, в группе МС, при наименьших по сравнению с контрольной группой значениях ОПСС, Hct, PLT отмечалась наиболее высокая СОЭ. Вероятно, не случайно, в нашем исследовании выявлена тесная взаимосвязь важнейших показателей гемодинамики, морфологии и концентрации лейкоцитов.

Выводы

1.                  Нормальной физиологической реакцией на физическую нагрузку является снижение гематокрита при повышении общего содержания эритроцитов в крови.

2.                  Важным механизмом снижения гематокрита  является аутогемодилюция – разжижение крови в результате роста объёма плазмы.

3.                  Одним из важнейших параметров сократительной функции  сердца, является сердечный выброс, интегральной характеристикой состояния кровообращения служит МОК, который вместе с УО составляют сердечный выброс. По результатам нашего исследования УО и МОК в группе мастеров спорта были больше, чем у лиц, не занимающихся спортом.

4.                  Проведённый корреляционный анализ в общей выборке показал наличие более тесных связей между параметрами гемодинамики и морфологии сердца в группе высококвалифицированных спортсменов.

5.                  В исследуемых группах МС и перворазрядников выявлена тесная взаимосвязь важнейших показателей    гемодинамики, морфологии и концентрации лейкоцитов.

 

Литература:

1.                  Викулов А.Д. Реологические свойства крови у спортсменов различной квалификации [Текст] / А.Д. Викулов // Теор. и практ. физич. культ., 1999. №1.       С. 39-41.

2.                  Долгов В.В., Свирин П.В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза [Текст] / В.В. Долгов, П.В. Свирин // ООО «Издательство «Триада», 2005. С. 20-39.

3.                  Мельников А.А., Викулов А.Д. Реологические свойства крови у спортсменов [Текст] / А.А. Мельников, А.Д. Викулов // Ярославль: ЯГПУ, 2008. С. 110-114.

4.                  Тхоревский В.И., Литвак А.Л. Взаимосвязь между потреблением кислорода и кровоснабжением сокращающихся мышц при работе разной мощности у лиц, тренирующих аэробную выносливость [Текст] / В.И. Тхоревский, А.Л. Литвак //  Теор. и практ. физич. культ., 2006. №4. С. 49-54.

5.                  Brun J.-F., Monnier J.F., Charpiat A. and Orsetti A. Longitudinal study of relationship between red cell aggregation atresr and Lactate responto exercise after training in young gymnasts [Text] / J.F. Brun, J.F., Monnier, A. Charpiat, A. Orsetti  // Clin. Hemorheol. 1995. V. 15. №2. P. 147-156.

6.                  Ernst E., Matrai A. Regular exercise increased blood fluidity [Text] /  E. Ernst, A. Matrai // Rev. Port. Hemorheol., 1987. V. 1. P. 33-40.

7.                  Fallon K.E. Utility of hematological and iron-related screening in elite athletes [Text] / K.E. Fallon  // Clin. J. Sport. Med., 2004. 14(3). P. 145-152.

8.                  J.Gonzalez-Alonso J. and Calbet J.A. Reductions in systemic and skeletal muscle blood flow and oxygen delivery limit maximal aerobic capacity in humans [Text] / J.Gonzalez-Alonso  and J.A.Calbet // Circulation.2003.V. 107.-P. 824-830.

9.                  Messmer K. Hemodilution [Text] / K. Messmer // Surg. Clin. North. Am. V. 5. 1982.     P. 659-664.

10.              Petersen A.M. and Pedersen B.K. The anti-inflammatory effect of exercise [Text] / А.М.Petersen and B.K.Pedersen // J. Appl. Physiol.2005. V.98. P.1154-1164.

11.              Shaskey D.J., Green G.A. Sport hematology [Text] / D.J. Shaskey, G.A. Green // Sports Med., 2000. 29(1). P. 27-38.

12.              Van Gameren M., Willemse P.H.., Mulder N.H. et al. Effects of recombinant human interleukin-6 in cancer patients: A phase 1-11 study [Text] / M.Van Gameren,              P.H. Willemse , N.H. Mulder // Blood. 1994. V. 84. P. 1434-1441.

13.              Zaldivar F., Wang-Rodriguez J., Nemet D. et al. Constitutive pro- and anti-inflammatory cytokine and growth factor response to exercise in leukocytes [Text] / F. Zaldivar,           J. Wang-Rodriguez , D. Nemet // J. Appl. Physiol. 2006. V.100. P. 1124-1130.