Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Особенности циркадианной организации эритропоэза и обмена железа при беременности

рГ6 ол

На правах рукописи

Гурова Ольга Петровна

ОСОБЕННОСТИ ЦИРКАДИАННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭРИТРОПОЭЗА И ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА ПРИ БЕРЕМЕННОСТИ

14.00.16 - патологическая физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск - 1997

Работа выполнена в Тюменской госудаственной медицинской академии

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Э.Н. БАРКОВА

кандидат медицинских наук, доцент В.Ф. ИГОШЕВ

академик МАН ВШ, профессор В.В. НОВИЦКИЙ

академик МАИ,

профессор В.Е. ГОЛЬДБЕРГ

Ведущее учреждение - Омская государственная медицинская академия

Защита состоится "_"_1997 года, в_час на

заседании диссертационного совета К 001. 33. 04. при НИИ фармакологии Томского научного центра РАМН (634028, г. Томск, пр. Ленина, 3 ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ фармакологии ТНЦ РАМН

Автореферат разослан " & " _1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук

Е.Н. Амосова

Актуальность работы. Среди экстрагенитальных заболеваний, осложняющих течение беременности и родов, одно из ведущих мест принадлежит железодефицитной анемии. Частота ее диагностики колеблется от 16 до 90% (М.М.Шехтман и др., 1985; В.Г.Чернышов и др., 1987; Н.А.Ланиова и др., 1989; В.И.Кулаков и др., 1994. С.Н.Вахрамеева и др., 1996, А.А.Баранов, 1997). Известно, что гестоз, невынашивание беременности, как правило, сочетаются с дефицитом железа (Атаджанов Т.В., Гущин И.В., Ергина Т.П., 1992), а наиболее частым и серьезным осложнением родов у женшин. страдающих железодефицитной анемией, являются кровопотери, ставящие под угрозу жизнь матери и плода (А.А.Кадырова, Ю.К. Джаббарова, 1983; В.Н.Серов, И.С.Арефьева, 1993, В.Н.Серов, А.Д.Макацария, 1997). Это определяет необходимость и своевременность раннего выявления дефицита железа у беременных.

Однако недостаточная информативность существующих способов ранней диагностики железодефицитных состояний, их трудоемкость и значительные ограничения в использовании при беременности (М.А.Каплан и др., 1986) определяют как одну из актуальнейших проблем - разработку новых методов ранней диагностики дефицита железа при беременности.

Доказательства циркадианной организации эритропоэза и обмена железа (Э.Н.Баркова и др., 1989; В.Та^уть 1978) и обнаружение инверсии сидеремии при латентном дефиците железа у доноров позволили обосновать информативность биоритмологических критериев ранней диагностики нарушений обмена железа (Э.Н.Баркова, Е.В.Жданова, 1989).

Доказательства активации ПОЛ ионами двухвалентного железа (Ю.А.Владимиров, А.И.Арчаков, 1972; В.Ю.Владимиров и др., 1990; А.И.Осипов и др.,1993; 8.М.Меус1апу, 1.В.В1ишЬегд е1 а1. 1987), физиологического повышения его интенсивности при беременности (В.А.Бурлев и др., 1990), а также его роли в механизмах циркадианно-го ритма сидерурии (З.Н.Баркова, А.Л.Коркин, Е.В.Чесноков, 1991; Э.Н.Баркова А.Л.Коркин, Е.В.Чесноков и др., 1992) диктуют необходимость исследования биоритмов метаболизма микроэлемента при физиологической и осложненной анемией беременности.

Необходимость хронобиологического подхода к разработке проблемы мотивирована не только отсутствием данных о временной организации эритропоэза и обмена железа при беременности, но и возможностью выяснения механизмов нарушения его обмена, основанных на изучении пространственно-временной организации эритропоэза, обмена железа, ПОЛ и антиоксидантной защиты.

Цель настоящей работы - изучить механизмы нарушений пространственно-временной организации эритропоэза и обмена железа при беременности, осложненной дефицитом железа, и обосновать информативность биоритмологических критериев для ранней диагностики нарушений обмена железа.

Основные задачи:

1) изучить суточную динамику ОЦК, состояния эритропоэза, показателей обмена железа, активности перекисного окисления липи-дов и концентрации а- токоферола у здоровых небеременных женщин детородного возраста;

2) исследовать особенности циркадианной организации эритропоэза, обмена железа, ПОЛ и а-токоферола при физиологической беременности;

3) выявить факторы, влияющие на циркадианную ритмичность сидеремии и сидерурии при беременности, осложненной дефицитом железа;

4) на основе анализа пространственно-временной организации обмена железа разработать критерии для неинвазивных способов диагностики ранних стадий нарушений обмена железа при беременности.

Научная новизна. Впервые на основе хронобиологического подхода изучена роль перераспределительных и продукционных реакций в формировании пространственно-временной организации эри-троцитарной системы у здоровых женщин детородного возраста.

Установлено, что циркадианный ритм сидеремии находится в зависимости от интенсивности эритропоэза и экскреции железа с мочой. Временная организация эритропоэза формируется за счет нормального типа кинетики эритрона - в ночные часы - и его альтернативных путей - в дневное время. Максимум сидерурии - в вечернее время - син-

хронизирован с наибольшими концентрациями двухвалентного железа и продуктов ПОЛ в сыворотке крови и моче.

Впервые обнаружены закономерные механизмы перестройки пространственно - временной организации эритропоэза и обмена железа при беременности - физиологическая гемодилюция и стимуляция эритропоэза. Установлено, что закономерная для беременности активация ПОЛ коррелирует с относительным увеличением в сыворотке крови двухвалентного железа и повышением сидерурии, а также адекватным напряжением ферментативного и неферментативного звеньев антиоксидантной защиты.

Определена ведущая роль механизмов, нивелирующих циркади-анный ритм сидеремии при беременности, осложненной дефицитом железа. Дифференцированы гипо- и нормосидеремический варианты нарушений метаболизма железа у беременных. Установлено, что ги-перлипопероксидация при недостаточности а- токоферола сопровождается нарушением утилизации железа клетками - мишенями, повышением его экскреции с мочой и инверсией ритма сидерурии.

Научно-практическая значимость. На основе комплексного исследования объема циркулирующей крови и его составляющих, метаболизма железа и эритропоэза у здоровых небеременных женщин детородного возраста и у беременных - в различные сроки гестации -разработаны нормативные показатели с учетом изменений, обусловленных как гемодилюцией, так и физиологической перестройкой эритрокинетики, обмена железа, активности ПОЛ и уровня а- токоферола.

Сопоставление биоритмов утилизации и экскреции железа позволило выявить информативные критерии. На их основе разработан неинвазивный способ дифференциальной диагностики гипосидереми-ческого и нормосидеремического вариантов нарушений обмена железа у беременных. Показано, что увеличение суточной экскреции железа с мочой до 0,7 мкг и более при нивелировании суточного ритма сидеремии и повышении концентрации продуктов ПОЛ в крови и моче свидетельствует о нарушении утилизации железа и его избыточном выведении, а соответственно о необоснованности ферротерапии и необходимости применения антиоксидантов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Международном симпозиуме "Биологически активные добавки к пище - нутрицевтики - и их использование с профилактической и лечебной целью при наиболее распространенных заболеваниях" (Тюмень, 1995), 2 Всероссийском съезде физиологов (Новосибирск, 1995), Международном симпозиуме "Медицина и охрана здоровья", (Тюмень, 1996)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, разработано 5 рационализаторских предложений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (I глава, состоящая из 3 разделов), описания материалов и методов (И глава), изложения результатов (III, 1У, У главы), обсуждения полученных результатов, выводов и списка литературы.

Диссертация изложена на 215 листах машинописного текста, включая 31 рисунков и 50 таблиц. В указателе литературы представлены 26В работ отечественных и 130 - иностранных авторов.

Во введении обоснована актуальность хронобиологического подхода к изучению особенностей эритропоэза, метаболизма железа в зависимости от функционирования систем ПОЛ-АОЗ при физиологической и осложненной дефицитом микроэлемента беременности как основы для разработки способов ранней диагностики нарушений его обмена. Сформулированы цель и задачи исследования, обоснованы научная новизна и научно-практическая значимость.

В первой части первой главы представлен анализ современной литературы об особенностях эритропоэза и обмена железа при физиологической беременности. Показано, что интенсивность эритропоэза при беременности возрастает. При этом развитие дефицита железа предупреждается балансом повышения его потребности и компенсаторным увеличением всасывания.

Изложены адаптационные изменения у беременных при дефиците железа. Отмечено, что как недостаток, так и избыток железа играют существенную роль в развитии осложнений беременности и послеродового периода. Обсуждена информативная значимость диагностических критериев дефицита железа.

Во второй части первой главы даны современные представления о системе ПОЛ-АОЗ при физиологической и осложненной беременности. Отмечено, что возрастание активности ПОЛ у здоровых беременных сопровождается увеличением уровня а-токоферола. Показано изменение уровня неферментативных антиоксидантов при анемии у беременных. Обоснована необходимость хронобиологического подхода к изучению особенностей взаимодействия ПОЛ - АОС при беременности, осложненной дефицитом железа.

В третьей части первой главы обсуждены современные представления о биоритмах обмена железа и использовании хронобиологиче-ских критериев сидеремии и сидерурии для диагностики нарушений обмена железа.

Контингент и методы исследования

Клинические и лабораторные исследования выполнены у 171 женщины в возрасте от 17 до 38 лет. Первую контрольную группу составили 25 небеременных женщин. Во вторую включены 73 человека со сроками беременности 6-12 недель (18 женщин), 12-28 недель (21 женщина), 28-32 (19 женщин) и 36-40 (15 женщин) недель. Нарушение метаболизма железа диагностировано по изменению ритмометриче-ских параметров сидеремии у 73 беременных женщин при показателях периферической крови (концентрации гемоглобина, содержании эритроцитов), соответствующих нормативным для этого срока беременности.

Ежедневный режим обследованных предполагал: сон с 22 до 7 часов, бодрствование с 7 до 22 ч. Режим питания - трехразовый: завтрак с 8 до 9 ч, обед с 13 до 14 ч, ужин с 18 до 19 ч. Замеры изучаемых показателей в крови проводили 4 раза в сутки через 6-часовые интервалы: в 6, 12, 18 и 24 часа, а в моче - 8 раз в сутки с 3-часовыми интервалами. Для оценки состояния эритропоэза и обмена железа определяли в крови концентрацию гемоглобина цианметгемоглобиновым фотометрическим способом в модификации Драбкина, содержание эритроцитов - пробирочным методом Н.М. Николаева, ОЦК - кондукто-метрическим методом на приборе "Индикатор ДЦК". ОЦП и ОЦЭ рассчитывали на основе показателей гематокрита и ОЦК. Концентрации двух- и трехвалентного железа в сыворотке крови и моче

определяли дифенил-фенантролиновым методом; МДА и ДК - способом И.Д. Стальной, Т.Г.Гаришвили, (1977); концентрацию а-токоферола в плазме крови - методом Я.С.МаПтес (1964) в модификации С.И.Спиричева (1977). Эритрокинетические параметры (суточную продукцию и продолжительность жизни эритроцитов) определяли по методу Е.Н.Мосягиной (1962), активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы - по усовершенствованному способу Р.П.Нарцисова (А.с. № 1265614 от 22.06.86. Авторы: Э.Н.Баркова, Э.В.Калиничева, С.Н.Суплотов). В каждой порции мочи были определены: концентрация и экскреция железа, МДА и ДК по указанным выше методикам. Выбор указанных точек и интервалов обусловлен особенностями пространственно-временной организации эритропоэза и обмена железа, а также возможностью выполнения хронобиологиче-ского обследования применительно к человеку (Ф.И.Комаров, 1989). Результаты исследований были обработаны по ритмометрической программе "Косинор" для оценки следующих показателей: период -продолжительность одного полного цикла ритмического колебания; мезор - уровень среднего значения показателей изучаемого процесса ; амплитуда - степень отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней; акрофаза- время максимума функции по отношению к началу суток (значения показателя выражали в часах и минутах); внутренняя акрофаза - разность между акрофазами двух показателей с одинаковым периодом; внешняя акрофаза - положение функции по отношению к какому-либо биологически выраженному моменту измерений внешней среды для организма.

ВРЕМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭРИТРОПОЭЗА И МЕТАБОЛИЗМА ЖЕЛЕЗА У ЗДОРОВЫХ НЕБЕРЕМЕННЫХ ЖЕНЩИН

На основе сопоставительного анализа ритмометрических показателей эритропоэза, обмена железа, активности ПОЛ, концентрации а-токоферола у здоровых женщин представлена характеристика цир-кадианной организации эритропоэза и метаболизма железа (рис. 1).

Обнаружена временная зависимость между концентрационными показателями периферической крови и изменением ОЦК у здоровых

Показатели Время суток, часы

Концентрация [

гемоглобина ; —а-

Содержание - •

эритроцитов

ОЦК -

ОЦЭ , -»-

СЖ, мкмоль/л —ф-

Ре++ в сыворотке крови _ -•-

Продукция эритроцитов _

Количество

ретикулоцнтов — -

Активность Г-6-ФДГ : 1

- % среднеактивных •-

клеток : 1

- % высокоактивных : -•—

клеток

% микроцитов -•-

% нормоцитов —в- —

% макроцитов -ф-

МДА плазмы крови [ ——•-

ДК плазмы крови )— —

а-токоферол плазмы —•-

Экскреция железа 0

с мочой, мкг

Экскреция МДА с мочой -•—

Экскреция ДК с мочой -•-

3 6 9 12 15 18 21 24

Рис. 1. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена железа у здоровых небеременных женщин

небеременных женщин. Суточная динамика концентрации гемоглобина синхронизирована с изменением ОЦК и ОЦЭ, внутренние акро-фазы между ними составляют 0.36 и 0.10 часа соответственно, а доверительные границы совпадают на протяжении нескольких часов. Наибольшая интенсивность эритропоэза характерна для ночного времени: акрофаза продукции эритроцитов закономерна для 0.24 (0.8; 0.45). На 2 часа 26 минут она предшествует времени наибольшего числа ретику-лоцитов - 2,5 (1,35; 3.55) часа. Синхронизация наибольшего содержания в периферической крови ретикулоцнтов, нормоцитов и эритроци-

тов. обладающих средними показателями энзиматической активности, убеждают в том, что ночью происходит преимущественное образование нормоцитов со средней активностью - эти параметры характеризуют активацию нормального типа эритропоэза. В светлое время суток в периферической крови преобладают клетки с большим или малым диаметром и высокой ферментативной активностью - потомки его альтернативных путей. Модулирующее действие ПОЛ на интенсивность эритропоэза подтверждает выявление акрофазы ДК плазмы крови в 2.55 (0.4; 5.59). Повышение продукции эритроцитов и содержания ретикулоцитов в ночные часы - фазу минимума сидеремии, а также высокая степень отрицательной корреляции между этими показателями (г=-0,92, г=-0,94) аргументирует справедливость заключения о наибольшей утилизации железа для биосинтеза гемоглобина в это время. В утренние и дневные часы, когда наибольшее количество железа поступает из РЭС и из кишечника, а наименьшее его количество используется для биосинтеза гемоглобина (в это время биосинтетическая и митотическая активность эритроидных клеток костного мозга, развивающихся по нормальному пути, наименьшая), концентрация сывороточного железа в крови максимальна.

Динамика сидеремии является результирующей между разнонаправленными колебаниями концентраций ферро- и ферриионов в плазме крови. При этом 70,12% от концентрации общего железа в плазме крови составляет его трехвалентная форма, связанная с транс-феррином, уровень которой и определяет суточную динамику показателя. Его акрофаза закономерна для 13.34 (11.10; 15.21). Максимальное значение концентрации двухвалентного железа в плазме крови отмечено в вечерние и ночные часы (акрофаза зафиксирована в 21.52 часа с доверительными границами от 15.15 до 2.21) и синхронизировано с активностью ПОЛ. Очевидна временная зависимость - синхронизация на протяжении суток - концентрации ферриионов и продуктов ПОЛ.

Параллельно с определением продуктов ПОЛ в моче проведено исследование концентрации и экскреции железа. Обнаружено, что концентрация железа в моче и его экскреция зависят от концентрации в крови его двухвалентной фракции. Наибольший уровень экскреции

выявлен в вечерние и ночные часы - фаза минимума сидеремии, которая синхронизирована с концентрацией продуктов ПОЛ. Ритмометри-ческий анализ сидерурии и экскреции продуктов ПОЛ с мочой (доверительные границы акрофаз 19.33-21.52 и 18.18-4.55 часов) позволил обнаружить высокую степень временной зависимости этих показателей.

• Взаимосвязь АОС и ПОЛ очевидна из сопоставления суточной динамики а-токоферола, ДК и ТБК-позитивного материала в плазме крови и моче. Наибольшим значениям концентрации МДА и ДК в плазме крови соответствуют максимальные показатели содержания а-токоферола, что свидетельствует о сложном характере взаимоотношений плазменных параметров системы ПОЛ-АОЗ и высокой степени значимости антирадикальной защиты эритроцитов.

Таким образом, анализ пространственно-временной организации эритропоэза и обмена железа у здоровых небеременных женщин позволил определить зависимость динамики уровней сидеремии и сидерурии от состояния эритропоэза и интенсивности ПОЛ, что дает возможность использовать эти параметры в качестве информативных диагностических критериев для оценки обмена железа.

ОСОБЕННОСТИ ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭРИТРОПОЭЗА И ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ

БЕРЕМЕННОСТИ

Результаты анализа суточной динамики показателей эритропоэза и обмена железа показали, что к концу физиологической беременности происходит напряжение эритропоэза и метаболизма железа на фоне активации ПОЛ и напряжения неферментативного звена ан-тиоксидантной защиты. Подтверждением этому служит существенное снижение амплитуды ритмов концентрации гемоглобина и содержания эритроцитов, сидеремии, а-токоферола, а также увеличение размаха акрофаз, что в конечном итоге приводит к нивелированию цир-кадианного ритма двухвалентного железа в плазме крови и формированию ультрадианных составляющих суточного ритма к концу срока гестации для экскреции микроэлемента и продуктов ПОЛ с мочой.

Сидеремия как интегральный показатель, отражающий состояние метаболизма железа в организме, при физиологической беременности сохраняет циркадианную ритмичность. Максимальные значения концентрации сывороточного железа синхронизированы с содержанием эритроцитов, концентрацией гемоглобина, ОЦК и определены для дневного времени. Минимум показателя, характерный для вечерне-ночного периода суток, соответствует наибольшему уровню продукции эритроцитов, количества ретикулоцитов, преобладанию эритроцитов со средней продолжительностью жизни и ферментативной активностью (рис. 2). железа. _

Показатели Время суток, часы

Концентрация |

гемоглобина ? . ——•— ;

Содержание !

эритроцитов —•—

ОЦК —•—

оцэ —•—

СЖ, мкмоль / л : —•-

Ре++ в сыворотке крови ; —•—

Продукция эритроцитов >— —<

Количество

ретикулоцитов - .

Активность Г-6-ФДГ .

- % среднеактивных •— ■—

клеток

- % высокоактивных —•—

клеток : .

% микроцитов : —•—

% нормоцитов 1- —<

% макроцитов ; -•— •

МДА плазмы крови --9-

ДК плазмы крови ; —•-

а-токоферол плазмы - --ф—

Экскреция железа ! ^ | ...

с МОЧОЙ, МКГ ;

Экскреция МДА с мочой | -•-

Экскреция ДК с мочой ? —«-

3 6 9 12 15 18 21 24

Рис. 2. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена железа у здоровых беременных

Снижение амплитуды ритма сидеремии на 29% к концу беременности сопровождается уменьшением амплитуды ритма концентрации гемоглобина и содержания эритроцитов, увеличением мезора продукции эритроцитов и популяции клеток с высокой ферментативной активностью на протяжении всего срока гестации, что свидетельствует об активации терминального эритропя?->?.. янл.чюшегося одним из ведущих механизмов перестройки биоритмов обмена.

Временная организация сидеремии интегрирует собственные ритмы ферро- и ферриионов железа в плазме крови. При этом соотношение между фракциями микроэлемента на протяжении беременности уменьшается с 2,42 до 1,27, свидетельствуя об относительном возрастании доли свободного железа, динамика которого синхронизирована с уровнем продуктов ПОЛ в плазме крови. При этом двухвалентное железо, являющееся катализатором процессов свободноради-кального окисления липидов, обусловливает синхронное изменение не только на протяжении суток, но и в динамике беременности уровня продуктов ПОЛ: МДА и ДК - в плазме крови и моче. Активация ПОЛ проявляется увеличением среднесуточных значений МДА и ДК в плазме крови к 36-40 неделям на 34,0 и 25,7% соответственно. В моче этот прирост более существенен - 67,0 и 57,7%.

Доказательства ритмической зависимости экскреции железа с мочой от уровня его двухвалентной формы в плазме крови и концентрации продуктов ПОЛ в плазме и моче подтверждаются и закономерным статистически значимым увеличением суточной экскреции микроэлемента во время беременности, сопровождающимся параллельным возрастанием экскреции МДА и ДК с мочой (табл. 1).

Таблица 1

Суточная экскреция железа и продуктов ПОЛ с мочой у

здоровых беременных, M ± m

Железо, МДА, ДК,

мкг мкмоль нмоль

I триместр 0,185 + 0,070 4,4 ± 1,0 2,1 ±0,1

II триместр 0,286 ±0,038 8,0 ±2,4 5,7 ±0,7

Начало III триместра 0,332 + 0,033 12.2 ±3,4 6,6 ±0,7

Конец III триместра 0,340 ± 0,025 10,8 ±2,4 5,9 ±0,3

Таблица 2

Нормативы объема циркулирующей крови и его компонентов, показателей периферической крови при физиологической беременности, М ± ш

Показатели Небере- Срок беременности

1 триместр II триместр начало III конец III

менные до 12 нед до 28 нед триместра триместра

28-32 нед 36-40нед.

ОЦК, мл/кг 67,5 ±1,1 68,1±0,4 71,1 ±0,8 88,7 ±0,1 85,2 ±0,5

ОЦП, мл/кг 44,1 ±1,3 '44,8 ±0,6 48,9 ±0,7 64,1 ±0,5 58,4 ±0,5

ОЦЭ, мл/кг 23,4 ±0,9 23,3 ±0,1 23,0 ±0,2 24,6 ± 0,3 26,8 ±0,1

Коэффициент 1,0 1,1 1,2 1,5 1,3

гемодилюции

Железо 15,4 ±1,5 16,7 ±0,4 13,4 ±0,4 13,6 ±0,9 13,7 ±0,5

сыворотки,

мкмоль/л

Железо 37,8 ±3,8 39,0 ±0,2 33,1 ±5,4 35,8 ± 1,2 41,6 ±3,9

сыворотки,

мг/кг

Гемоглобин, г/л 128,1± 1,3 123,1±0,8 119,6± 0,5 115,0± 1,2 113,7± 0,7

Эритроциты, 3,8 ±0,02 3,6 ± 0,05 3,5 ±0,04 3,4 ± 0,07 3,3 ±0,05

хЮ'2/л

Ретикулоциты, 42,0 ±2,0 42,4 ± 1,5 38,7 ±1,7 48,8 ±2,5 50,0 ±3,1

х109/л

а-токоферол, 0,34± 0,05 0,31± 0,05 0,40± 0,04 0,55±0,05 0,49± 0,04

мкмоль/кг

При анализе динамики среднесуточных значений концентрации гемоглобина, содержания эритроцитов, сидеремии на протяжении физиологически протекающей беременности выявлено их снижение, коррелирующее с ростом ОЦК на 36,68% к 33-35 неделям, преимущественно за счет увеличения ОЦП на 51,45%, что согласуется с литературными данными (Л.В.Ванина, 1991; О.М.Елисеев, 1994). При этом ОЦЭ в первой половине беременности снижается на 6%, по сравнению с небеременными, а к концу гестации достоверно возрастает на 18%. Различия в сроках возрастания ОЦП и ОЦЭ обусловливают гемоди-люцию, сопровождающуюся снижением концентрации гемоглобина, железа и содержания эритроцитов в периферической крови. На основе

прироста ОЦП рассчитан коэффициент гемодилюции, который равен в 1 триместре -1,1. во II триместре увеличивается до 1,2, достигает максимума - 1,5 - к началу III триместра, и снижается до 1,3 к концу беременности. Использование нормативов для оценки эритропоэза и обмена железа в различные сроки беременности позволит дифференцировать явления, вызванные физиологической гемодшпоцией и истинным дефицитом железа (табл.2).

ОСОБЕННОСТИ ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭРИТРОПОЭЗА И МЕТАБОЛИЗМА ЖЕЛЕЗА ПРИ БЕРЕМЕННОСТИ, ОСЛОЖНЕННОЙ НАРУШЕНИЯМИ ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА

У беременных с нарушениями обмена железа (НОЖ) суточные ритмы ОЦЭ, содержания эритроцитов, концентрации гемоглобина в периферической крови нивелированы, хотя мезоры показателей достоверно не отличаются от таковых у беременных контрольной группы. Анализ механизмов этих изменений был проведен в двух группах, выделенных нами в зависимости от уровня сидеремии: гипосидереми-ческая и нормосидеремическая форма НОЖ.

Интенсивность эритропоэза у беременных с гипосидеремической формой НОЖ повышена, что проявляется в увеличении среднесуточных значений продукции эритроцитов и числа ретикулоцитов. О перенапряжении продукционных механизмов эритропоэза свидетельствует нивелирование их циркадианных ритмов. Снижение продолжительности жизни эритроцитов у беременных с НОЖ до 41,9 ± 7,9 суток (у здоровых беременных - 61,9 ± 6,0 суток) обусловлено повышением доли альтернативных путей кинетики - терминального и неэффективного. Их потомки имеют не только меньшую продолжительность жизни, но и более высокую (клетки терминального эритропоэза) или низкую (клетки неэффективного эритропоэза) активность Г-6-ФДГ, по сравнению с эритроцитами, образующимися в процессе нормального эритропоэза. Популяция высокоактивных эритроцитов в этой группе беременных увеличилась до 32,1 - 39,1 ± 3,1%. Низкоактивные эритроциты составили -24,0 ± 2,3 % - 29,8 ± 3,2%. Количество клеток с числом гранул от 6 до 9 уменьшилось до 32,6 ± 2,8-37,3 ± 3,7%. Следовательно, все типы кинетики эритрона представлены почти в равной степени у

беременных в группе с гипосидеремической формой НОЖ. При этом ритмометрический анализ выявил статистически значимые циркади-анные ритмы для всех популяции. Установлено, что наибольшее количество средне- и низкоактивных эритроцитов образуется в ночные часы, и синхронно с периодом наибольшего содержания нормо- и мик-роцитов в периферической крови. Акрофаза популяции клеток с высокой активностью закономерна для дневного времени. Синхронно с ней увеличивается и количество эритроцитов с диаметром, большим 7,8 мкм, - макроцитов. Очевидно, что активация альтернативных путей эритропоэза в утренние и дневные часы приводит к интенсивной утилизации железа в этот период, обусловливая инверсию ритма концентрации связанного железа и в конечном итоге - нивелирование ритма сидеремии.

У беременных с гипосидеремической формой НОЖ соотношение ферро- и ферриионов железа в плазме крови изменено незначительно, по сравнению с таковым у здоровых беременных, свидетельствуя об увеличении доли свободного железа. Суточный ритм этого показателя сохранен, наибольшие значения двухвалентного железа, как и в группе здоровых лиц, наблюдаются в вечернее время. Им соответствуют максимальные величины продуктов ПОЛ - МДА и ДК- в плазме крови и моче. Активация ПОЛ ионами двухвалентного железа сопровождается повышением среднесуточных значений его продуктов в плазме крови и моче в группе беременных с гипосидеремией. Экскреция продуктов ПОЛ с мочой в этой группе беременных возрастает, ее максимум синхронизирован с концентрацией двухвалентного железа в плазме крови и моче и его экскрецией. Максимум сидерурии у беременных с гипосидеремической формой НОЖ сохранен в вечерне-ночной период.

Недостаточность АОС проявляется в снижении среднесуточных значений а-токоферола и нивелировании его суточного ритма у беременных с гипосидеремическим вариантом НОЖ.

Таким образом, нивелирование циркадианного ритма сидеремии при беременности, обусловленное недостаточностью транспортного фонда микроэлемента - гипосидеремией, сопровождается десинхроно-зом пространственно - временной организации эритропоэза и обмена

железа вследствие активации всех типов кинетики эритрона при сохранении адекватного срокам беременности ритма сидерурии (рис. 3).

У 2/3 беременных нивелирование суточного ритма сидеремии наблюдалось на фоне нормальных значений сывороточного железа, соответствующих сроку гестации, - нормосидеремический вариант. Наблюдаемая в этой группе активация эритропоэза проявляется не только большим увеличением среднесуточных значений продукции эритроцитов и числа ретикулоцитов, по сравнению с таковыми в группе беременных с гипосидеремией, но и смещением акрофаз пока-

Показатели_Время суток, часы

Концентрация

гемоглобина -

Содержание

эритроцитов —-

оцк —•-

ОЦЭ ■-;-

СЖ, мкмоль / л -

Ре++ в сыворотке крови —

Продукция эритроцитов :-;-

Количество ;-

ретикулоцитов Активность Г-6-ФДГ

- % среднеактивных _

клеток

- % высокоактивных а

клеток

% микроцитов »-

% нормоцитов :—

% макроцитов _а_

-«— —•-

МДА плазмы крови ДК плазмы крови

а-токоферол плазмы ---1

Экскреция железа :---

с мочой, мкг |

Экскреция МДА с мочой —•-!

Экскреция ДК с мочой __—*

3 6 9 12 15 18 21 24 Рис. 3. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена железа у беременных при гипосидеремическом варианте нарушений обмена железа

зателей с ночных часов на дневное время, что свидетельствует об инверсии ритма. Ритмометрический анализ популяций образованных эритроцитов позволил определить механизм этой перестройки ритма.

В дневное время - период максимума продукции эритроцитов и числа ретикулоцитов - в периферической крови циркулируют преимущественно потомки терминального эритропоэза -50,9 ± 1,9%-58,9 ± 3,8%- и неэффективного -15,7 ±2,2 %-31,5 ± 1,6% -, обладающие высокой или низкой ферментативной активностью. На долю популяции эритроцитов с 10-14 гранулами формазана приходится около половины эритроцитов, образующихся в течение суток- 42,3 ± 4,5%-49,7 ± 3,2%. Менее 6 гранул имеют 18,4 ± 4,4 - 24,5 ± 4,2 % клеток. Популяция эритроцитов с числом гранул от 6 до 9 уменьшена до 29,1 ± 3,5-36,9 ± 7,3%. При этом сохраняется статистически значимый циркадианный ритм показателя с акрофазой в ночное время. При цитометрии эритроцитов наибольшее число макроцитов обнаружено в дневное время, а нормо- и микроцитов - в ночные часы. Очевидно, что днем, за счет стимуляции терминального и неэффективного эритропоэза, повышается продукция эритроцитов и число ретикулоцитов. Уменьшение доли нормального эритропоэза в вечернее время приводит к нарушению утилизации железа, которая наблюдается у здоровых лиц в этот период, что сопровождается отсутствием фазы минимума на кривой сидеремии и приводит в конечном итоге к ее нивелированию при сохранении нормальных величин концентрации сывороточного железа.

Анализ составляющих сидеремии позволил выявить существенное повышение доли двухвалентного железа, что привело к снижению коэффициента Рез+ / Ре2+ до 0,8-1,1, по сравнению с таковым у здоровых беременных (1,3-2,4). Кроме того, обнаружена инверсия ритма свободного железа, максимальные значения которого наблюдаются в дневное время. Повышение уровня свободного железа и инверсия его суточного ритма сопровождаются существенным увеличением продуктов ПОЛ в плазме крови и перестройкой их амптитудно-фазовых взаимоотношений. Максимум активности ПОЛ совпадает с периодом наибольшей стимуляции терминального эритропоэза (рис. 4).

Суточная динамика продуктов ПОЛ в плазме крови синхронизирована с их содержанием в моче и уровнем сидерурии. Наибольшей

концентрации свободного железа в плазме крови - днем - соответствуют максимум активности ПОЛ и сидерурии.

Обнаруженная временная зависимость между активностью эритропоэза, уровнем ПОЛ и свободного железа позволяет предположить инициирующую роль некомпенсированной антиоксидантами активации ПОЛ в запуске альтернативных путей эритропоэза. Недостаточность антиоксидантной защиты проявляется в существенном снижении ее неферментативного звена - концентрации а-токоферола у беременных с НОЖ._

Показатели

Время суток, часы

Концентрация

гемоглобина ;-

Содержание [

эритроцитов --

ОЦК

оцэ •-

(СЖ, мкмоль / л --

;Ре++ в сыворотке крови | Продукция эритроцитов Количество ретикулоцитов Активность Г-6-ФДГ

- % среднеактивных -

клеток

- % высокоактивных

клеток

% микроцитов --

% нормоцитов «_

% макроцитов МДА плазмы крови ДК плазмы крови а-токоферол плазмы — Экскреция железа с мочой, мкг Экскреция МДА с мочой Экскреция ДК с мочой

3 6 9 12 15 18 21 24 Рис. 4. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена железа у беременных при нормосидеремическом варианте нарушений обмена железа

Активация ПОЛ является фактором, не только модулирующим утилизацию железа, но и влияющим на его экскрецию. Изменение ритмических параметров свободного железа сопровождается инверсией ритма сидерурии. При этом среднесуточные значения экскреции железа с мочой достоверно превышают таковые у здоровых беременных и при гипосидеремии. Анализ индивидуальных хронограмм позволил определить количественный критерий дифференциальной диагностики двух форм НОЖ при беременности. Установлено, что повышение экскреции железа с мочой более 0,7 мкг в сочетании с нивелированием ритма сидеремии является признаком нормосидеремиче-ского варианта НОЖ. Следовательно, повышение экскреции с мочой и инверсия его суточного ритма так же, как и нивелирование ритма сидеремии, может являться маркером мобилизации альтернативных путей эритропоэза вследствие чрезмерной активации ПОЛ.

Недостаточность АОЗ в этой группе беременных проявляется большим, чем при гипосидеремии, снижением среднесуточных значений а-токоферола. При этом суточный ритм показателя сохраняется, наибольшим значениям витамина Е в плазме крови соответствуют максимальный уровень продуктов ПОЛ и сидерурии.

Таким образом, для нормосидеремического варианта НОЖ закономерна избыточная активация ПОЛ на фоне недостаточности а-токоферола, и как компенсаторный механизм повышения ферментативной АОС- преимущественная стимуляция терминального эритропоэза. Перераспределение типов кинетики эритропоэза приводит к снижению доли нормального пути, а, следовательно, и перестройке ритмов утилизации железа, которая проявляется относительным увеличением двухвалентного железа в сыворотке, повышением его экскреции и инверсией ритмов сидерурии.

ВЫВОДЫ

1. У здоровых небеременных женщин детородного возраста (ЗНЖДВ) обнаружена временная зависимость перераспределительных и продукционных реакций эритроцитарной системы, определяющих циркадианный ритм содержания эритроцитов и гемоглобина в периферической крови с максимумом в полуденное время.

2. Ритмичность сидеремии у ЗНЖДВ интегральна интенсивности эритропоэза и экскреции железа с мочой: максимум концентрации сывороточного железа - в полуденное время - находится в противофазе с продукцией эритроцитов - нормоцитов. Максимум сидерурии - в вечернее время - синхронизирован с наибольшими концентрациями двухвалентного железа и продуктов ПОЛ в сыворотке крови и моче.

3. Закономерная для физиологической беременности гиперво-лемия - преимущественно за счет ОЦП - максимальна в начале III триместра. Вследствие гемодилюции снижены концентрации гемоглобина, железа и содержания эритроцитов в периферической крови. Для всех сроков беременности рассчитаны коэффициенты гемодилюции и разработаны нормативы показателей периферической крови, сидеремии, а-токоферола.

4. Ведущая роль в перестройке циркадианной организации обмена железа при физиологической беременности принадлежит изменению соотношений ферро- и ферриионов в сыворотке крови: увеличение фракции двухвалентного железа коррелирует с повышением его экскреции с мочой и синхронизировано с активацией ПОЛ.

5. Внутрисистемный десинхроноз пространственно - временной организации эритропозэа при физиологической беременности обусловлен стимуляцией нормального эритропоэза и адаптивным напряжением терминального вследствие активации ПОЛ.

6. Нивелирование циркадианного ритма сидеремии при беременности, осложненной недостаточностью транспортного фонда микроэлемента (гипосидеремический вариант), развивается вследствие увеличения активности всех типов кинетики эритрона при сохранении адекватного срокам беременности ритма сидерурии.

7. Для нормосидеремического варианта НОЖ закономерна избыточная активация ПОЛ при недостаточности неферментативного звена антиоксидантов, преимущественная стимуляция терминального эритропоэза. Относительное увеличение двухвалентного железа в сыворотке крови сопровождается повышением его экскреции и инверсией ритмов сидерурии. На этой основе разработан неинвазивный способ дифференциальной диагностики ги-

по- и нормосидеремического вариантов дефицита железа у беременных.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРАКТИКУ

Для различных сроков физиологической беременности разработаны нормативные показатели объема циркулирующей крови и его составляющих, содержания эритроцитов, гемоглобина и ретикулоцитов периферической крови, концентрации сывороточного железа и его экскреции с мочой. Рассчитаны коэффициенты физиологической гемо-дилюции для всех сроков гестации, что позволяет повысить точность диагностики анемии и нарушений обмена железа при беременности.

Разработан неинвазивный способ дифференциальной диагностики нарушений обмена железа у беременных. В его основе - определение количества железа в суточном объеме мочи. При латентном дефиците железа показатель соответствует сроку беременности или снижен. При нормо- или гиперсидеремии, сопровождающейся нарушением утилизации железа клетками-мишенями вследствие избыточной липопе-роксидации, сидерурия повышена более 0,7 мкг.

Нормативные показатели внедрены в практику областного родильного дома г. Тюмени для повышения точности способа ранней диагностики дефицита железа при беременности.

Способ неинвазивной дифференциальной диагностики нарушений обмена железа при беременности внедрен на базе областного родильного дома г. Тюмени.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс и научно-исследовательскую работу кафедр акушерства и гинекологии ТМА, акушерства и гинекологии ФУВа, патологической физиологии.

Материалы диссертации использованы для разработки 5 рационализаторских предложений:

1. Способ определения двухвалентного железа в плазме крови. Э.Н.Баркова, О.В.Гуров, В.В.Варницына, О.П.Гурова, А.Л.Коркин-Принято 30.04.1992, Тюменский мединститут, № 175.-5 с.

2. Способ повышения точности оценки антиоксидантнои системы Э.Н.Баркова, О.В.Гуров, О.П.Гурова - Принято 23.12.1993. Тюменский мединститут, № 218. - 6 с.

3. Способ стабилизации продуктов перекисного окисления ли-пидов в моче при биоритмологических-исследованиях Э.Н.Баркова,

0.В.Гуров, О.П.Гурова - Принято 15.04.1994, Тюменский мединститут, № 222. - 6 с.

4. Неинвазивный способ дифференциальной диагностики ги-похромных анемий при беременности. Э.Н.Баркова, О.П.Гурова. Е.М.Нигинский Принято 30.04.1995, Тюменский мединститут, № 175.-5 с.

5. Усовершенствование способа диагностики дефицита железа при беременности. Э.Н.Баркова, О.П.Гурова, Принято 30.04.1995. Тюменский мединститут, № 175.-5 с.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Фундаментальные и прикладные аспекты пространственно-временной организации эритропоэза и обмена железа / Э.Н.Баркова, Е.В.Жданова, Е.М. Нигинский, А.Л. Коркин, В.В. Варницына, О.В. Гуров, О.В.Черноглазова, О.П. Гурова, Е.А. Тетерина // Комплексное изучение мелико-биологических проблем здоровья населения Тюменской области: Сб. науч. тр.- Тюмень, 1993. - С. 19.

2. Гурова О.П., Жданова Е.В. Биоритмы ПОЛ-АОС у беременных с железодефицитной анемией // Совершенствование физического воспитания школьников и студентов. Медицинская реабилитация больных и инвалидов: Сб. науч. тр. региональной научно-практической конф. -Тюмень, 1993. - С. 121-125.

3. Фундаментальные и прикладные аспекты пространственно-временной организации эритропоэза и обмена микроэлементов / Э.Н.Баркова, Е.В.Жданова, О.П.Гурова, О.В.Черноглазова // Актуальные проблемы экологической хронобиологии и хрономедицины: Тезисы докладов международной научной конференции.-Екатеринбург, 1994,- С. 29-30.

4. Гурова О.П., Жданова Е.В. Влияние а-токоферола на эритропоэз при дефиците железа у беременных // Биологически активные добавки к пище - нутрицевтики - и их использование с профилактической и лечебной целью при наиболее распространенных заболеваниях: Тез. докл. международного симпозиума., - Тюмень, 1995-С.42-43.

5. Баркова Э.Н., Нигинский Е.М., Гурова О.П. Нарушение обмена железа: хронодинамика, хронотерапия, хронопрофилактика // II съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока: Тез. научных сообщений часть 1. Новосибирск, 1995.- С.

6. Особенности течения беременности у женщин при латентном дефиците железа / В.Ф. Игошев, О.П. Гурова, Т.А. Фильгус, Т.Н. Шар-дыко, Г.Л.Данилова // Медицина и охрана здоровья: Тез. докл. международного симпозиума,- Тюмень, 1996. - С. 53.

7. Патогенетические принципы хронодиагностики, хронотерапии и хронопрофилактики нарушений обмена железа / Э.Н.Баркова, Е.В.Жданова, О.П.Гурова, А.Л.Коркин // Материалы Первого Российского конгресса по патофизиологии, 17-19 октября 1996. - М., 1996,-С. 250.

8. Биоритмы функциональной активности фагоцитов периферической крови при физиологической и осложненной железодефицитной анемией беременности / И.А.Машьянова, Э.Н.Баркова, О.П.Гурова, Н.А.Курлович // Материалы Первого Российского конгресса по патофизиологии, 17-19 октября 1996. - М., 1996,- С. 255.

9. Chronodiagnosis and chronotherapy latent iron defítiency in pregnancy/ V.F. Igoshev, I.N. Barkova, O.P. Gurova, T.A.Filgus // International J. on immunoreabilitation.- 1997. - № 4,- P. 155 (601).

10. Erythropoiesis biorhythms and adaptive responses in West Siberian circumpolar climate // V.F. Igoshev, I.N. Barkova, E.V.Gdanova, O.P. Gurova // International J. on immunoreabilitation.- 1997. - № 4,- P. 72 (270).