Исследование действия гипоксии на организмы проводятся на примерах разного уровня эволюционного развития [1]. Обьектом исследования чаще являются форменные элементы крови [2]. При этом акцент делается на сдвиги кислородотранстпортной функции эритроцитов при гипоксии [3]. Часто в качестве модели острой гипоксии используется понижение барометрического давления в барокамере [4]. Острая гипоксия, в том числе и барометрическая, изучается в аспекте адаптации организма к неблагоприятным факторам [5,6]. Показатели крови при пребывании организма в барокамере в разреженной атмосферной среде также широко применяются на практике и с диагностической целью [7].
В настоящей работе целью ставилось установление возможности изучения эритроцитопоэтического процесса по традиционным показателям форменных элементов циркулирующей красной крови при пребывания животных в условиях прерывистой острой барокамерной гипоксии.
Материал и методы исследования
В качестве материала были использованы эритропоэтические форменные элементы периферической крови кроликов породы «Шиншилла». Экспериментальные условия были созданы в виде барокамерной гипоксии, соответствующей 5-7 км высоты с экспозицией 24 часа.
Исследование производилось в исходном состоянии, через 3,7,12,24 час. действия острой барометрической гипоксии, а также на 1,2,3,4,5 сутки после опыта.
В процессе работе вычисляли «ретикулярный индекс» (RI), который равнялся:
ретикулоциты (%) × гематокрит (ЕД),
----------------------------------------
45 × 1,85
где 45 - условно взятый за норму показатель гематокрита, 1,85- количество суток, необходимых для поступления новых ретикулоцитов в кровь.
Установление статистической достоверности различий количественных показателей проводилось параметрически по t– критерию Стьюдента по программе М. Exell «Cтатистика».
Результаты исследований и их обсуждение
В составе эритрона, или красной крови имеют место: 1- красные кровяные тельца в циркулирующей крови; 2 - органы эритроцитопоэза (островки в красном костном мозге). Состояние эритрона , уровень эритроцитопозза тесно связаны с процессами эритродиэреза, которые зависимы от темпа функционирования и соответственно продолжительности жизни зрелых форменных элементов красной крови. Следовательно, скорость обновления эритроцитов устанавливаются степенью потребления оксигемоглобина, то есть факторами утилизации кислорода.
В условиях гипоксии любого происхождения приходится ожидать сдвиги в эритроне, в частности, со стороны эритроцитов, как наиболее доступным обьектом для наблюдения. Действительно, существуют конкретные признаки изменения крови, указывающие на усиление или ингибирование, даже на процесс мутации под влиянием эндогенных и экзогенных факторов на организм. Так, усиление эритроцитопоэза в ответ на кислородное голодание организма сопровождается, условно говоря, омоложением со стороны эритроцитов, появлением или увеличением в периферической крови непосредственных их прекурсоров -ретикулоцитов со сдвигом «влево».
Одновременное функциональное напряжение обусловливает повышение количества деструктивных эритроцитов. А появление и увеличение относительного числа эритроцитов с «микроядрами» отражает усиление действия мутагенных факторов.
Таким образом, по картине циркулирующей красной крови появляется возможность для изучения эритроцитопоэза, а также степень интенсивности и особенностей факторов, влияющих на организм, через механизмы развития гипоксического состояния. Изучение таких параметров, как числовые и морфометрические индексы ретикулоциов, дегенеративных и обычных эритроцитов, а также эритроцитов с микроядрами, циркулирующих в периферической крови, одновременно позволяет составить представление о состоянии эритроцитопоэза в конкретных ситуациях.
В настоящей работе изучение характера эритроцитопоэза предпринималось по показателях ретикулоцитарного индекса в исходном уровне, а также в разных условиях гипоксического напряжения организма в эксперименте.
В исходном состоянии кроликов величина ретикулоцитарного индекса (RI), равнялась 1,07 ед. (табл. 1). В норме у людей ретиклоцитарный индекс также колеблется в пределах 1 ед. Также в исходном состоянии производилось сопоставление числового значения RI и количества эритроцитов. Полученный в наших расчетах коэффициент (r) тесноты связей между данными показателями методом парной корреляции равнялся 0,893, что больше 0,632, то есть превышает граничное значение для 5%-него уровня значимости, равное при степени свободы 10 (0,632). Следовательно, существовала достоверная прямая положительная связь между количеством эритроцитов и RI.
Эритроцитарные параметры крови кроликов при острой барокамерной гипоксии
|
Сроки исследований |
Количество эритроцитов (х1012/л) |
Ретикулоциты (в %о) |
Гематокрит (кол. делен.) |
Ретикулоцитарный индекс -IR (ед). |
Коэффецентпарной корреляции: кол.эритроц. и RI. |
|
Исходный уровень |
4,7±0,032 |
30,5±0,31 |
29,1±0,138 |
1,07±0,06 |
0,897>0,632 |
|
После 3 часов пребывания в барокамере |
4,4±0,022* |
29,4±0,25* |
26,2±0,129* |
0,92 ±0,04 |
0,998>0,632 |
|
После 7 часов пребывания в барокамере |
4,7±0,28 |
31,5±0,27 |
29,2±0,131 |
1,10 ±0,05 |
0,914>0,632 |
|
После 12 часов пребывания в барокамере |
5,0 ±0,025* |
38,6±0,23* |
32,2±0,334* |
1,49 ±0,05* |
0,954>0,632 |
|
После 24 часов пребывания в барокамере |
5,4±0,024* |
40,5±0,25* |
36,8±0,041* |
1,79 ±0,07* |
0,984>0,632 |
|
Через 1 сутки после опыта |
5,7±0,029* |
50,5±0,25* |
39,0±0,066* |
2,31 ±0,08* |
0,897>0,632 |
|
Через 2 суток после опыта |
5,1±0,015* |
46,5±0,24* |
38,3±0,08* |
2,14±0,07* |
0,799>0,632 |
|
Через 3 суток после опыта |
5,1±0,018* |
41,1±0,22* |
36,5±0,067* |
3,42±0,08** |
0,868>0,632 |
|
Через 4 сутки после опыта |
4,9±0,039* |
36,5±0,21* |
31,1±0,182* |
1,36 ±0,05* |
0,957>0,632 |
|
Через 5 суток после опыта |
4,6±0,045 |
30,1±0,9 |
29,2±0,124* |
1,05 ±0,04 |
0,965>0,632 |
Примечание: M±m; *- символ математической значимости: P<0,05 ; n-10. Сопоставление производилось с исходным уровнем
|
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
|
1,07 |
0,92 |
1,1 |
1,49 |
1,79 |
2,31 |
2,14 |
3,42 |
1,36 |
1,05 |
Рис.1.Числовые значения количества эритроцитов и ретикулоцитарного индекса.
Примечание:
Ряд-1. Ретикулоцитарный индекс (ед).
Ряд-2. Количество эритроцитов (х1012/л).
1- Исходный уровень.
2- Через 3 часа пребывания в барокамере.
3- Через 7 часов пребывания в барокамере.
4- Через 12 часов пребывания в барокамере.
5- Через 24 часа пребывания в барокамере.
6-На 1 сутки после опыта.
7- На 2 сутки после опыта.
8- На 3 сутки после опыта.
9- На 4 сутки после опыта.
10- На 5 сутки после опыта.
После 3 часов пребывания кроликов в барокамере величина RI несколько снижалась и составляла 0,92 ед. В этот же срок наблюдалось понижение количество эритроцитов в обьеме крови - 4,4 х1012/л., что, вполне вероятно, связано со снижением активности эритроцитопоэза. Это подтверждается достоверной прямой положительной корреляцией между количеством эритроцитов и RI (0,998>0,632).
Через 7 часов действия гипоксической гипоксии наблюдалось возвращение числовых значений количества эритроцитов и ретикулярного индекса в близкое к исходному состоянию. Однако эти данные оказались выше, чем аналогичные показатели через 3 часа пребывания в барокамере животных. Последнее, очевидно, отражает относительное оживление регенеративного процесса в красной крови. Однако, сопоставление изучаемых показателей с таковыми в исходном состоянии не выявило статистически значимой разницы. А между тем, коэффициент парной корреляции между количеством эритроцитов и ретикулоцитарным индексом показывал достоверную прямую положительную связь (0,914>0,632).
После 12 часов нахождения кроликов в барокамере было отмечено достоверное увеличение количества эритроцитов - 5,0х х1012/л., и ретикулоцитарного индекса -1,49 ед. Коэффициент парной корреляции показывал +0,954>0,632, что отражает прямую положительную связь между изучаемыми показателями. Следовательно, ретикулоцитарный индекс действительно отражал повышение регенеративного процесса в эритроне.
Пребывание животных в барокамере в течение 24 часов сопровождалось дальнейшим повышением количества эритроцитов и ретикулоцитарного индекса, соответственно -5,4 х1012/л и 1,79 ед. при в положительной прямой тесноте парной корреляции - 0,984>0,632. Полученные количественные параметры указывали на гиперрегенераивный процесс в эритроцитопоэзе.
В постэкспериментальной период по данным изучаемых показателей продолжалось усиление эритроцитопоэза. Через 1 сутки после пребываня в барокамере количество эритроцитов равнялся 5,7 х1012/л, ретикулоцитарный индекс соответствовал 2,31 ед. Коэффициент парной корреляции тесноты связи между этими числовыми данными составлял 0,897>0,632.
Через 2 суток после опыта количество эритроцитов несколько снижалось по сравнению предыдущем сроком и соответствовало 5,1 х1012/л, а ретикулоцитарный индекс составлял 3,42 ед. Коэффициент корреляции равнялся 0,799 и отражал прямую положительную тесноту связи.
Через 3 суток после опыта количество эритроцитов находилось на уровне 5,1 х х1012/л, ретикулоцитарный индекс достиг максимальной величины и соответствовал 3,42 ед. Коэффициент парной корреляции равнялся 0,848, и указывал также на прямую положительную связь между изучаемыми показателями.
Через 4 суток после опыта количество эритроцитов постепенно возвращалось в близкое к исходному состоянию и равнялось 4,9 х1012/л, ретикулоцитарный индекс еще сохранял относительно высокое значение и соответствовал 1,36 ед. Коэффициент парной корреляции в этот срок составлял 0,957, что отражало прямую положительную связь.
Выявленные в течение четырех суток послеопытного периода изменения числовых выражений наблюдаемых показателей имели статистический значимый характер.
Через 5 суток после опыта полученные данные указывали на возвращение показателей эритрона на исходную уровень.
Таким образом, о состоянии эритроцитопоэза в определенной степени можно судить по показателям, полученным при исследовании форменных элементов циркулирующей крови. Например, падение уровня количества эритроцитов, в частности в условиях гипоксической гипоксии через 3 часа пребывания кроликов в барокамере, можно обьяснить не только усилением эритродиэреза вследствие функционального напряжения, но и угнетением эритроцитопоэза. Действительно, в этот срок исследования крови величина реикулоцитарного индекса математически значимо снизилась. А в дальнейшие сроки действия гипоксии наметилась тенденция к увеличению количества эритроцитов и одновременно к повышению величины ретикулоцитарного индекса, которая продолжалась вплоть до 2 суток послеопытного периода. Коэффициенты парной корреляции приведенных выше показателей в эти сроки опыта указывали на прямую положительную тесноту связи. Следует допустить, что в механизме патогенеза действия кислородного голодания организма присутствовали две стороны регенеративного процесса. С одной стороны, под влиянием пониженного барометрического давления началось действие негативного фактора на состояние красной крови и как компенсаторная ответная реакция наступило оживление эритроцитопоэза под непосредственным взаимодействием с продуктами распада эритроцитов, а также с повышенной концентрацией эритропоэтинов вследствие активации юкстагломерулярного комплекса почек.
В последующие сроки послеопытного периода до окончания 5 суток вследствие прекращения действия гипоксической гипоксии на организм прослеживалась картина постепенного возврата параметров красной крови в близкое к исходному состоянию. При этом наблюдалось снижение повышенного количества эритроцитов в обьеме крови. Однако, понижение величины ретикулоцитарного индекса в послеопытном периоде происходило с опозданием, что, возможно, отражало положительный адаптивный эффект прерывистой барокамерной гипоксии на регенеративный процесс эритрона.