Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Патофизиологические аспекты десинхроноза циркадианной организации эритропоэза и обмена эссенциальных микроэлементов у беременных с дефицитом железа

На правах рукописи

ПЕТРИЧЕНКО Наталья Владимировна

ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕСИНХРОНОЗА ЦИРКАДИАННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭРИТРОПОЭЗА И ОБМЕНА ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ У БЕРЕМЕННЫХ С ДЕФИЦИТОМ ЖЕЛЕЗА

14.03.03 - патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

11 ДЕК 2014

Омск-2014

005556698

005556698

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель:

Баркова Эмилия Никифоровна доктор медицинских наук, профессор Официальные оппоненты:

Юшков Борис Германович заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по науке ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» УрО РАН, заведующий кафедрой физиологии человека и животных ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Уразова Ольга Ивановна доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры патологической физиологии ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится «£}»15 г. в А^ часов на заседании диссертационного совета Д 208.065.04 при Омской государственной медицинской академии по адресу 644043, Омск, ул. Ленина, д. 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омской государственной медицинской академии и на сайте http://omsk-osma.ru.

Автореферат разослан « ЬЛЛЗ^Щ) 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.А. Потрохова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Анемия беременных - одна из важнейших глобальных проблем в связи с ее широкой распространенностью как в развитых, так и в развивающихся странах (Шехтман М.М., 2006; Серов В.Н. и др., 2010; World Health Organization, 2008). В России на долю железодефицитной анемии (ЖДА) приходится 42% от общего числа беременных; с увеличением срока гестации монодефицит железа трансформируется в полидефицитный дисмикроэлементоз (Амонов И.И., 2004; Ковригина Е.С., 2005; Hiten D.M. et al., 2011). Так называемый «скрытый голод», обусловленный дефицитом эссенциальных микроэлементов (МЭ), ведет к снижению репродуктивного потенциала и ухудшению здоровья нации (Панченко Л.Ф., 2004; Громова О.А., 2007; Серов В.Н., 2008). Доказано, что плацентарная недостаточность и гестоз сочетаются с дефицитом железа, цинка и селена, сопровождаются задержкой роста плода, определяя высокий процент преждевременных родов и перинатальной патологии (Громова О.А., 2007; Сидорова И.С. и др., 2011; Liu J. et al., 2010; Parul С. et al., 2010; Hiten D.M. et al., 2011; M. L. de Moraes et al., 2011; Ugwuja I.E. et al., 2011). Это аргументирует необходимость ранней диагностики и профилактики анемии у беременных.

Исследование пространственно-временной организации функциональных систем - современное направление, открывающее перспективы для разработки критериев донозологической диагностики. Анализ механизмов циркадианной организации эритропоэза и обмена железа позволил обосновать информативность биоритмологических критериев ранней диагностики нарушений обмена железа (Баркова Э.Н., 2001; Жданова Е.В., 2002). Доказательства оксидативного стресса при физиологической беременности, а также активации процессов свободнорадикального окисления (СРО) ионами двухвалентного железа и его роли в механизмах циркадианного ритма сидеремии диктует необходимость исследования биоритмов функции

ферментов-антиоксидантов при физиологической и осложненной анемией беременности.

Цель исследования - обосновать патогенетическую и прогностическую роль нарушений пространственно-временной организации эритропоэза, концентрации эссенциальных микроэлементов и активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов у беременных с дефицитом железа.

Задачи исследования. 1. Определить закономерности пространственно-временной организации эритропоэза и критерии для оценки ее состояния при физиологической беременности. Установить роль кинетики эритрона, эссенциальных микроэлементов в сыворотке крови и ферментов-антиоксидантов эритроцитов в механизмах адаптации к оксидативному стрессу в различные сроки гестации.

2. Выявить особенности циркадианной организации эритропоэза, обмена эссенциальных микроэлементов, активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов и определить ведущие механизмы десинхроноза пространственно-временной организации эритропоэза у беременных с дефицитом железа.

3. Разработать информативные критерии прогнозирования и ранней диагностики анемии у беременных.

Научная новизна. Впервые на основе хронобиологического подхода определены механизмы формирования пространственно-временной организации ферментов-антиоксидантов эритроцитов и микроэлементного состава сыворотки крови у здоровых беременных.

Показано, что для физиологической беременности закономерен оксидативный стресс, ассоциированный с адаптивным десинхронозом активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов. Обнаруженная циркадианная ритмичность антиоксидантных ферментов ассоциирована с изменением кинетики эритрона: увеличение популяции эритроцитов-макроцитов с высокой активностью глюкозо - 6 — фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) и наибольшим антиоксидантным резервом функционирует как механизм

адаптации эритроцитарной системы в условиях повышенной окислительной нагрузки.

Впервые установлено, что у здоровых беременных активация эритропоэза сопровождается циркадианной ритмичностью концентрации эссенциальных микроэлементов в сыворотке крови с минимальными значениями в ночные часы - время максимума биосинтетической активности.

Впервые обнаружено, что у беременных с дефицитом железа нивелирование циркадианного ритма активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов ассоциировано с внутрисистемным десинхронозом их функции.

Показано, что нивелирование циркадианного ритма и снижение среднесуточной концентрации эссенциальных микроэлементов у беременных с дефицитом железа сопровождается увеличением популяции эритроцитов-микроцитов с низкой активностью Г-6-ФДГ. Впервые аргументирована информативная значимость увеличения в периферической крови популяции низкоактивных микроцитов более 25% как предиктора ЖДА у беременных.

Практическая значимость. Обоснована диагностическая значимость увеличения популяции низкоактивных микроцитов более 25% как предиктора анемии у беременных. Получен патент на изобретение «Способ прогноза анемии у беременных» №2530586 от 14 августа 2014 г.

Внедрение результатов исследования в практику. Полученные результаты исследования используются в учебном процессе кафедры патологической физиологии, кафедры акушерства и гинекологии ГБОУ ВПО «Тюменская государственная медицинская академия» Минздрава России, а также внедрены в практическую деятельность женской консультации и акушерского стационара ГБУЗ ТО «Перинатальный центр» (г. Тюмень).

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Напряжение адаптивных механизмов антиоксидантной защиты в условиях оксидативного стресса при физиологическом течении гестации сопровождается стимуляцией терминального эритропоэза, увеличением в периферической крови эритроцитов-макроцитов с высокой антиоксидантной активностью.

2. Для беременности, осложненной дефицитом железа, закономерен внутрисистемный десинхроноз пространственно-временной организации эритропоэза и обмена микроэлементов. Нивелирование ритма активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов сопровождается избыточной стимуляцией процессов липопероксидации и увеличением популяции низкоактивных эритроцитов-микроцитов.

Апробация. Материалы и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Российском научном форуме на Урале с международным участием «Актуальные вопросы фундаментальной медицины» (Екатеринбург, 2014), XX Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы патофизиологии - 2014» (Санкт-Петербург, 2014), I Евразийском съезде патофизиологов «Патологическая физиология: современное состояние, проблемы и перспективы» (Алматы, 2013), Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины» (Тюмень, 2013), II Российском съезде по хронобиологии и хрономедицине с международным участием (Москва, 2012), научно-практической конференции молодых ученых «Золотое будущее Югры» (Пыть-Ях, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в рекомендуемых ВАК журналах, получен патент на изобретение «Способ прогноза анемии у беременных» №2530586.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц и 37 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, двух глав результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения и выводов. Список литературы включает 513 источников, из них 192 работы иностранных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В соответствии с поставленными задачами определены три этапа работы.

Первый этап исследования носит проспективный характер и заключается в оценке акушерского статуса и исследовании показателей эритропоэза и обмена железа. В проспективное исследование включены 170 беременных: контрольная группа - 87 беременных без дефицита железа (ДЖ), основная группа - 83 беременных с ДЖ. Также была сформирована группа здоровых небеременных женщин репродуктивного возраста (п=25) в качестве группы сравнения.

Лабораторные критерии включения в группу контроля: уровень сывороточного ферритина 30 мкг/л и более, концентрация сывороточного железа 12 мкмоль/л и более, уровень гемоглобина 110 г/л и более.

Лабораторные критерии включения в основную группу: уровень сывороточного ферритина менее 30 мкг/л (прелатентный ДЖ), концентрация сывороточного железа менее 12 мкмоль/л (латентный ДЖ), уровень гемоглобина менее 110 г/л (ЖДА).

Второй этап исследования - биоритмометрический анализ суточной динамики концентрации малонового диальдегида (МДА) и а-токоферола в сыворотке крови, активности основных ферментов-антиоксидантов эритроцитов (супероксиддисмутаза (СОД), глутатионпероксидаза (ГПО), каталаза (КАТ), глутатионредуктаза (ГР)), показателей эритропоэза, кинетики эритрона и концентрации эссенциальных МЭ (железо, медь, цинк, селен) в сыворотке крови у беременных контрольной и основной групп.

Третий этап заключается в патогенетическом обосновании критериев прогноза и ранней диагностики анемии у беременных.

Для решения основных задач проспективного этапа научного исследования у беременных определяли суточную динамику содержания эритроцитов, гемоглобина и эритроцитарные индексы с помощью гематологического электронного анализатора «МГЫБКАУ ВС 5300» (Корея).

2 ЭТАП - БИОРИТМОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Рис. 1. Дизайн исследования

Количество ретикулоцитов подсчитывали в мазках крови, окрашенных 1% раствором бриллианткрезилблау. Определение суточной продукции эритроцитов (СПЭ) и продолжительности жизни эритроцитов (ПЖЭ) проводили методом Е.Н. Мосягиной (1976). Уровень сывороточного эритропоэтина исследовали с помощью иммуноферментного анализа, используя тест-систему «ERYTHROPOIETIN - ELISA» фирмы IBL (Hamburg). Концентрацию МДА в сыворотке крови определяли по методу И.Д.Стальной, Т.Г. Гаришвили (1977). Концентрацию а-токоферола в сыворотке крови определяли по методу С.И. Спиричева (1977). Активность СОД в эритроцитах крови исследовали по методу Н.Р. Misra и J. Fridovich (1972). Активность эритроцитарной КАТ определяли колориметрически по методу М.А. Королюк (1988). Активность ГПО эритроцитов определяли спектрофотометрически по методу В.М. Моина (1986), ГР - по методу Л.Б. Юсуповой (1989). Определение активности Г-6-ФДГ проводили методом количественной цитохимии в модификации Э.Н. Барковой и др. (1986) с подсчетом популяций эритроцитов с низкой (0-5 гранул формазана), средней (6-9 гранул) и высокой (10-14 гранул) активностью фермента. Концентрацию железа в сыворотке крови определяли бато-фенантролиновым методом (реактивы «LACHEMA», Чехия); концентрацию сывороточного ферритина (СФ) - иммуноферментным методом (наборы «ИРНО-ферритин», Минск). Определение концентрации цинка, меди и селена в сыворотке крови проводили эмиссионно-спектральным методом с одновременной многоканальной регистрацией.

Замеры изучаемых показателей проводили 4 раза в сутки через 6-ти часовые интервалы (06, 12, 18 и 24 ч). Результаты исследований оценены с помощью математической обработки данных по программе «Косинор» с определением следующих параметров ритмов: мезор - среднесуточный уровень; акрофаза - время максимального значения показателя; амплитуда -отклонение показателя от мезора.

Статистический анализ проведен с использованием прикладных программ SPSS for Windows версии 17.0 и Statistica for Windows версии 6.0. Тестирование

параметров распределения переменных проводилось с помощью критерия Колмогорова-Смирнова, по результатам которого делался вывод о соответствии выборки параметрам нормального распределения. При соответствии признака параметрам нормального распределения переменные представлены в виде М±ш (среднее ± стандартная ошибка среднего). Для определения статистической значимости различий использовался t - критерий Стьюдента и критерий Манна-Уитни. Для исследования связей между переменными использовали коэффициент корреляции Пирсона. Силу связей оценивали по величине коэффициента корреляции. Направленность связей оценивали по знаку коэффициента корреляции. Для всех проведенных анализов различия считались достоверными при двустороннем уровне значимости р<0,05. Прогностическую значимость показателей рассчитывали по формулам определения чувствительности и специфичности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Особенности пространственно-временной организации эритропоэза, концентрации эссенциальных микроэлементов в сыворотке крови и активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов при физиологической беременности

Установлено, что для физиологической беременности закономерен достоверный рост концентрации эритропоэтина, что обусловлено увеличением потребности в кислороде в течение гестации для обеспечения процессов биосинтеза, биоэнергетики и детоксикации. Статистически значимый циркадианный ритм концентрации эритропоэтина с максимумом в ночные часы и расширение границ доверительного интервала для акрофаз показателя в течение гестации на 2 ч 04 мин обусловливают активацию эритропоэза в это время суток (табл. 1). Увеличение интенсивности эритропоэза подтверждается ростом суточной продукции эритроцитов и количества ретикулоцитов с максимумом в ночные часы и сокращением внутренних акрофаз данных показателей на 1 ч 25 мин (табл.1).

Стимуляция биосинтетических процессов при беременности обусловливает повышенное образование активных форм кислорода, играющих ключевую роль в развитии окислительного повреждения мембранных липидов, что подтверждается увеличением концентрации МДА с максимальными значениями в вечерние часы.

Таблица 1

Ритмометрические параметры периферической крови и эритропоэза у здоровых небеременных женщин и при физиологической беременности,

М±ш

Показатели Мезор Амплитуда Акрофаза (95% ДИ)

Здоровые небеременные женщины, п= =25

ЭПО, мМЕ/мл 30,1±2,8 6,3±0,8 01.12 (22.35; 04.57)

Ретикулоциты, х 109/л 41,1±1,0 14,3±1,9 02.00 (23.50; 05.15)

СПЭ, х 10% 62,5±1,8 28,9±2,1 00.53 (22.30; 05.07)

ПЖЭ, сут. 91,5±2,1 10,1±1,0 01.20 (23.28; 04.57)

Здоровые беременные: 1 триместр, п= =29

ЭПО, мМЕ/мл 36,7±3,0 9,2±1,0 01.01 (22.31; 04.07)

Ретикулоциты, х 109/л 42,2±1,1 15,3±2,1 02.05 (23.53; 05.21)

СПЭ, х 109/л 67,5±1,8 л 29,1±2,1 00.33 (22.09; 04.49)

ПЖЭ, сут 85,5±2,1 а 11,1±1,1 01.29 (23.58; 04.45)

Здоровые беременные: 2 триместр, п= =29

ЭПО, мМЕ/мл 43,9±10,1 * 15,3±1,8 00.40 (22.12; 04.51)

Ретикулоциты, х 109/л 44,4±3,1 11,3±0,6 02.17 (00.33; 04.57)

СПЭ, х 109/л 73,3±2,1* 15,3±4,1 01.15 (00.20; 05.49)

ПЖЭ, сут. 75,6±2,7* 19,3±2,1 02.21 (00.41; 02.11)

Здоровые беременные: 3 триместр, п: =29

ЭПО, мМЕ/мл 66,1±9,7* 14,8±1,5 00.24 (22.12; 05.41)

Ретикулоциты, х 109/л 52,1±2,9* х 15,5±1,4 01.41 (00.20; 03.41)

СПЭ, х 109/л 86,9±5,7* х 29,1±2,1 01.35 (00.28; 06.21)

ПЖЭ, сут. 70,9±3,1* х 18,7±3,1 02.41 (00.17; 05.11)

Примечание, л - р<0,05 - степень достоверности относительно показателя у здоровых небеременных женщин; * - р<0,05-относительно показателя в 1 триместре; * - р<0,05 - относительно показателя во 2 триместре.

В условиях оксидативной нагрузки нами обнаружены циркадианные ритмы активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ),

глутатионпероксидазы (ГПО) и глутатионредуктазы (ГР) с максимальными значениями в дневные часы (рис. 3).

Рост с течением гестации среднесуточных значений активности СОД в 1,8 раз, КАТ - в 1,2 раза, ГПО - в 2,5 раза и ГР - в 2,2 раза и увеличение амплитуды их циркадианных ритмов свидетельствует об адаптивном напряжении ферментативного звена антиоксидантной защиты эритроцитов (рис. 1,3).

Интенсивный рост активности ферментативного звена антиоксидантной защиты на фоне увеличения содержания прооксидантов в течение беременности предполагает необходимость популяционного анализа эритроцитов. Результаты анализа показали, что физиологическая беременность сопровождается адаптивной стимуляцией образования высокоактивных макроцитов в дневные часы (рис. 2). Это согласуется с доказательствами преобладания активности терминального типа эритропоэза в световую фазу суток (Баркова Э.Н. и др., 2001). Обращает внимание расширение границ доверительного интервала для акрофазы высокоактивных макроцитов на 05 ч 48 мин и увеличение амплитуды ритма в 1,2 раза, что следует рассматривать как показатель адаптивного напряжения терминального эритропоэза в условиях активации процессов СРО.

ЗНЖ I триллестр II триглестр III триместр

■ СОД, УЕ/г Нв й КАТ, ллкат/г Нв н ГПО, УЕ/г Нв = ГР, мкмоль/г Нв

Рис. 1. Динамика показателей среднесуточной активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов у здоровых небеременных женщин (ЗНЖ) и здоровых беременных (л - р<0,05- степень достоверности относительно показателя у ЗНЖ; * - р<0,05—относительно показателя в 1 триместре, * - р<0,05 -относительно показателя во 2 триместре).

Высокая степень положительной корреляции между объемами популяций высокоактивных эритроцитов и показателями активности СОД (г=+0,87, р<0,05), каталазы (г=+0,93, р<0,05), ГПО (г=+0,97, р<0.01), ГР (г=+0,78, р<0,05) свидетельствует о высоком потенциале антиоксидантного резерва эритроцитов - потомков терминального эритропоэза.

I триместр

II триместр

I триместр

■ среднеэктивные нормоциты

□ высокоактивные макроциты

I низкоактивные микроциты

20%

40%

60%

80%

100%

Рис. 2. Популяционная характеристика эритроцитов у здоровых небеременных женщин (ЗНЖ) и здоровых беременных (л - р<0,05 - степень достоверности относительно показателя у ЗНЖ; * - р<0,05 - относительно показателя в 1 триместре).

Результаты исследования показали, что максимум биосинтетических процессов в эритроидных клетках костного мозга в ночные часы соответствует наименьшим значениям циркадианного ритма концентрации железа, меди, цинка и селена (рис. 5), что свидетельствует об активном участии эссенциальных МЭ в процессах биосинтеза гемоглобина и созревании предшественников эритроцитов. Подтверждает это положение высокая степени отрицательной корреляции между показателями продукции эритроцитов и концентрацией меди (г=-0,98, р<0,05), цинка (г=-0,92, р<0,05) и селена (г=-0,79, р<0,05).

Обнаружены статистически значимое снижение показателей среднесуточной концентрации ферритина с течением беременности в 2,5 раза (р<0,05), уменьшение амплитуды его ритма и сокращение границ доверительного интервала его акрофаз. что свидетельствует о более

интенсивной утилизации запасов железа во втором и третьем триместрах беременности.

Таким образом, особенности пространственно-временной организации эритропоэза и обмена микроэлементов обусловлены адаптивным напряжением терминального эритропоэза, обладающего наибольшим потенциалом антирадикальной и антиоксидантной защиты в условиях оксидативного стресса, закономерного для физиологической беременности. Увеличение в периферической крови популяции эритроцитов с высокой активностью Г-6-ФДГ является критерием мобилизации ферментативного компонента АОС при беременности. Стимуляция продукции короткоживущих эритроцитов и увеличение интенсивности эритропоэза в целом обусловливают значительное возрастание скорости обмена МЭ, участвующих в синтезе гемоглобина и являющихся компонентами ферментов-антиоксидантов.

Особенности пространственно-временной организации эритропоэза, концентрации эссенциалъных микроэлементов в сыворотке крови и активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов у беременных с дефицитом железа

Анализ показателей эритропоэза убеждает в том, что у беременных с ДЖ выражен десинхроноз пространственно-временной организации эритропоэза, о чем свидетельствует повышение в динамике гестации среднесуточных значений концентрации эритропоэтина и продукции эритроцитов на фоне снижения содержания эритроцитов и концентрации гемоглобина при нивелировании циркадианных ритмов показателей и двукратном снижении амплитуды абсолютного количества ретикулоцитов (табл. 2).

Известно, что железо является обязательным и незаменимым компонентом белков и ферментативных систем, обеспечивающих необходимый уровень окислительно-восстановительного гомеостаза в организме в целом. При этом гипоксия в условиях ДЖ ведет к энергетической недостаточности, в основе которой лежат изменения активности митохондрий с гиперактивацией процессов гликолиза и СРО.

Результаты исследования показали увеличение концентрации МДА в сыворотке крови при ДЖ по сравнению с таковой при физиологической беременности. При этом проведенный ритмометрический анализ суточной динамики активности ферментативного компонента антиоксидантной защиты при ДЖ показал нивелирование циркадианных ритмов активности СОД, КАТ, ГПО и ГР (рис. 3).

Таблица 2

Ритмометрические параметры периферической крови и эритропоэза

Показатели Мезор Амплитуда Акрофаза (95% ДИ)

Беременные с ДЖ: 1 триместр, п=29

ЭПО, мМЕ/мл 38,3±2,3 л 8,7±0,9 01.38 (22.20; 04.37)

Ретикулоциты, х 10% 44,2±5,1 11,3±2,1 02.05 (23.47; 05.01)

СПЭ, х 109/л 70,5±6,8 10,1±2,1 01.37 (22.39; 05.41)

ПЖЭ, сут. 70,3±2,3 л 13,2±1,4 01.09 (23.28; 04.49)

Гемоглобин, г/л 120,2±0,7 л 4,1±0,2 нет ритма

Эритроциты, х 1012/л 4,02±0,1 0,4±0,1 нет ритма

Беременные с ДЖ: 2 триместр, п=29

ЭПО, мМЕ/мл 55,0±3,1 л * 4,3±1,8 нет ритма

Ретикулоциты, х 109/л 58,4±1,8 л * 6,3±0,6 02.37 (00.33; 04.57)

СПЭ, х 109/л 80,0±5,1 5,7±4,1 нет ритма

ПЖЭ, сут. 61,6±3,2 л * 17,1±1,9 02.50 (23.50; 04.45)

Гемоглобин, г/л 117,5±2,0 л * 3,7±0,2 нет ритма

Эритроциты, х 10|2/л 3,7±0,05 л * 0,3±0,07 нет ритма

Беременные с ДЖ: 3 триместр, п=29

ЭПО, мМЕ/мл 74,9±3,2 л* х 3,8±1,5 нет ритма

Ретикулоциты, х 109/л 51,1 ±4,9 5,5±0,8 02.57 (22.20; 04.41)

СПЭ, х 109/л 89,9±5,2 л* х 5,9±2,3 нет ритма

ПЖЭ, сут. 43,9±2,7 л* х 12,7±3,4 02.37 (00.20; 06.11)

Гемоглобин, г/л 101,7±0,8 л* х 3,3±0,5 нет ритма

Эритроциты, х 1012/л 3,3±0,07 л* х 0,4±0,05 нет ритма

здоровых беременных * - р<0,05-относителыю показателя в ж-р<0,05 - относительно показателя во 2 триместре.

триместре;

Среднесуточная активность СОД увеличилась в 1,6 раз по сравнению с таковой при физиологической беременности, аргументируя повышение токсической нагрузки на клетку супероксидного радикала. Одновременно обнаруженное снижение активности каталазы при отсутствии достоверных реакций ГПО способствует повышению содержания пероксида водорода в клетке (рис. 3).

Расчет показателей соотношения активности СОД/КАТ и СОД/ГПО, отражающих изменения равновесия в состоянии ферментативной антиоксидантной защиты, позволил обнаружить дисбаланс на этапах функционального взаимодействия антиоксидантов. Установлено, что у беременных с ДЖ показатели СОД/КАТ и СОД/ГПО увеличиваются в 2,2 и 1,5 раза соответственно по сравнению с таковыми при физиологической беременности, что свидетельствует об увеличении токсической нагрузки на клетку супероксидного радикала и недостаточности второй линии антирадикальной защиты.

Закономерная для здоровых беременных сильная положительная корреляционная связь между показателями суточной динамики активности СОД и КАТ (г=+0,82; р<0,05), СОД и ГПО (г=+0,95; р<0,05) и КАТ и ГПО (г=+0,88; р<0,05) при беременности, осложненной ДЖ, отсутствует: СОД и КАТ (г=-0,78, р>0,05); СОД и ГПО (г=+0,31; р>0,05) и КАТ и ГПО (г=+0,37; р>0,05). Внутрисистемный десинхроноз циркадианной организации ферментов-антиоксидантов является доказательством срыва адаптивных механизмов антирадикальной и антиперекисной защиты.

На этом фоне у беременных с ДЖ популяция короткоживущих низкоактивных эритроцитов увеличивает свой объем в 2,2 раза по сравнению с таковым при физиологической беременности (рис. 4), обусловливая прогрессирующее снижение концентрации гемоглобина и содержания эритроцитов (табл. 2).

28. о 1 триместр

2-4.0 20.0 16.0 Т 2.0

28,0 2-4,0 20.0 -1 6.0 1 2.0 8.0

2 триместр

iv

3 триместр

/ - -

J 1 11 А [у _______\т_______

J .........к

—J— в л л \ \ \

Л

0:00 6:00 12:00 18:00 24.00 0:00 6:00 12:00 18:00 24.00 0:00 6:0012:00 18:00 24.00

Рис. 3. Суточная динамика активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов

крови у здоровых беременных (---) и беременных с ДЖ (—).

По оси абсцисс: время суток, часы. По оси ординат: ] - концентрация СОД, УЕ/гНв; II - концентрация КАТ, мкат/гНв; III - концентрация ГПО, УЕ/гНв; IV - концентрация ГР, мкмоль/гНв.

1 л * л

| л л

1 * *

ИМг * ¥ иШ™И1ДЯтЛ)Ши|1 7=, 1 I авТХЭДОР

1 * *

20 шт шл

у ..... ,

г ДЖ

■Здоровые

20

40

I среднеактивные норллоциты I низкоактивные микроциты

60 80 100 □ высокоактивные мэкроциты

Рис. 4. Популяционный анализ эритроцитов у здоровых беременных и беременных с ДЖ (д -р<0,05-степень достоверности относительно показателя у здоровых беременных; *-р<0,05-относительно показателя в 1 триместре).

С течением гестации, осложненной ДЖ, отмечено расширение границ доверительного интервала акрофазы процентного содержания низкоактивных микроцитов и смещение их с вечерних часов на ночные и ранние утренние -период максимальной активности нормального типа кинетики эритрона. Таким образом, для ДЖ характерна не только активация неэффективного эритропоэза, но и патологическое изменение нормального типа кинетики - продукция гипохромных микроцитов. При этом снижение биосинтеза гемоглобина в нормобластах в результате дефицита эссенциальных МЭ служит сигналом к росту лролиферативной активности и ускорению деления клеток с образованием эритроцитов-микроцитов (Баркова Э.Н. и др., 2001). Утром и в полуденное время увеличена продукция высокоактивной популяции макроцитов - потомков терминального эритропоэза. Очевидно, что в условиях дефицита МЭ высокий титр эритропоэтина мобилизует пул альтернативных типов кинетики эритрона как резерв, обеспечивающий дополнительную продукцию короткоживущих эритроцитов.

Перестройка кинетики эритрона сопровождается десинхронозом циркадианной организации обмена микроэлементов. Статистически значимая активация неэффективного эритропоэза в поздние вечерние часы и стимуляция

терминального типа кинетики в утренние и полуденные часы - факторы, обусловившие нивелирование циркадианного ритма концентрации железа, меди, цинка и селена в сыворотке крови у беременных с ДЖ (рис. 5). Обнаружено, что с течением гестации снижается концентрация железа, цинка и селена при росте среднесуточного уровня меди.

1 триместр 2 триместр 3 триместр

0:00 6:00 12:00 18:00 24.00 0:00 6:00 12:00 18:00 24.00 0:00 6:00 12:00 18:00 24.00

Рис.5. Суточная динамика концентрации железа (I), меди (II), цинка (III) и

селена (IV) в сыворотке крови у здоровых беременных (---) и беременных с

ДЖ(-). По оси абсцисс: время суток, часы.

Таким образом, ритмометрический анализ позволил обнаружить, что повышенная продукция короткоживущих эритроцитов и ингибирование апоптоза в клетках-мишенях костного мозга высоким титром эритропоэтина являются ведущими механизмами анемии у беременных в условиях дефицита МЭ. В их основе - стимуляция альтернативных типов кинетики эритрона -

терминального и неэффективного. В связи с этим, увеличение популяции эритроцитов с низкой активностью Г-6-ФДГ более 25% может служить прогностическим критерием развития ЖДА в течение беременности.

ВЫВОДЫ

1. Циклические колебания показателей эритропоэза, активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов и концентрации эссенциальных микроэлементов имеют циркадианную периодичность и закономерную временную зависимость, формируя пространственно-временную организацию эритропоэза и обмена микроэлементов, процессов липопероксидации и антиоксидантной защиты.

2. Оксидативный стресс при физиологическом течении гестации сопровождается ростом активности супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы эритроцитов, снижением концентрации микроэлементов в сыворотке крови и коррелирует с активацией терминального эритропоэза.

3. У беременных с физиологическим течением гестации концентрация железа, меди, цинка и селена находится в противофазе с уровнем эритропоэтина и продукцией эритроцитов.

4. При беременности, осложненной дефицитом железа, оксидативный стресс ассоциирован с недостаточностью ферментативной антиоксидантной защиты эритроцитов, снижением концентрации и нивелированием ритма эссенциальных микроэлементов.

5. В условиях оксидативного стресса у беременных с дисмикроэлементозом повышение концентрации эритропоэтина сопровождается активацией неэффективного эритропоэза, увеличением продукции короткоживущих эритроцитов и развитием анемии.

6. Информативным критерием для прогнозирования железодефицитной анемии у беременных при нормальных показателях гемоглобинового и транспортного фондов железа служит увеличение в периферической крови более 25% популяции эритроцитов-микроцитов с низкой активностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петриченко Н.В. Оценка эффективности комплексной хроноферротерапии ЖДА беременных в условиях севера и юга Тюменской области / Н.В. Петриченко, Э.Н. Баркова // Медицинская наука и образование Урала. - 2012. - №3. - С. 53-55. *

2. Петриченко Н.В. Экологические проблемы репродуктивного здоровья женщин на севере. Хронобиологические аспекты / Н.В. Петриченко, Е.В. Назаренко, Е.П. Ашихмина, Н.С. Созонова // Вестник РУДН. Научные труды И Российского съезда по хронобиологии и хрономедицине с международным участием 14-17 ноября 2012г., РУДН, г. Москва.- 2012,- №7.- С.177-178.

3. Баркова Э.Н. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена железа как методологическая основа для хронодиагностики и хронотерапии при беременности / Э.Н. Баркова, Н.С. Созонова, Е.П. Ашихмина, Е.В. Назаренко, Н.В. Петриченко // Вестник РУДН. Научные труды II Российского съезда по хронобиологии и хрономедицине с международным участием 14-17 ноября 2012г., РУДН, г. Москва,- 2012,- №7.-С.36-35.

4. Петриченко Н.В. Особенности процессов липопероксидации и состояние антиоксидантной защиты при беременности, осложненной железодефицитной анемией / Н.В. Петриченко, Р.В. Лутовинин, Л.Р. Милимбаева, К.Ю. Решетникова // Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины. Материалы 47-й юбилейной научной конференции студентов и молодых ученых, Тюмень.- 2013г.- С.29.

5. Петриченко Н.В. Микроэлементный гомеостаз у беременных и его влияние на течение гестационного периода / Н.В. Петриченко // Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины. Материалы 47-й юбилейной научной конференции студентов и молодых ученых, Тюмень,- 2013г.- С.32-33.

6. Петриченко Н.В. Особенности временной организации эритропоэза при ЖДА у беременных / Н.В. Петриченко, М.А. Филинова, А.К. Филюшина //

Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины. Материалы 47-й юбилейной научной конференции студентов и молодых ученых, Тюмень.- 2013г.- С.33-34.

7. Петриченко Н.В. Корреляция кинетики эритрона, процессов липопероксидации и антиоксидантной защиты при физиологической беременности / Н.В. Петриченко // Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины. Материалы 47-й юбилейной научной конференции студентов и молодых ученых, Тюмень.- 2013г.- С.304-305.

8. Петриченко Н.В. Динамика микроэлементов и активности ферментов-антиоксидантов эритроцитов при физиологической беременности / Н.В. Петриченко, Э.Н. Баркова // Медицинская наука и образование Урала,- 2013.-№2.- С.78-81. *

9. Петриченко Н.В. Патогенетические аспекты прогнозирования и профилактики анемии у беременных / Н.В. Петриченко, Э.Н. Баркова // Научно-практический журнал Вестник КазНМУ.-2013.-№5(1).-С. 403-406.

10. Петриченко Н.В. Оценка антиоксидантного статуса эритроцитов при преждевременных родах у беременных с железодефицитной анемией / Н.В. Петриченко И «Актуальные проблемы патофизиологии-2014».- Под ред. проф. Власова Т.Д. - СПб.: «Арт-Экспресс», 2014. - С. 80-82.

11. Петриченко Н.В. Нарушение антиоксидантной активности у беременных в условиях экологического дисбаланса микроэлементов / Н.В. Петриченко // Академический журнал Западной Сибири. - 2013.- №3 (46).- С.10.

12. Петриченко Н.В. Новые возможности прогнозирования и профилактики манифестного дефицита железа / Н.В. Петриченко, Т.О. Балуева, Ю.М. Атышева // Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины. Материалы 48-й юбилейной научной конференции студентов и молодых ученых, Тюмень,- 2014.- С. 32-35.

13. Петриченко Н.В. Пространственно-временная организация эритропоэза и обмена эссенциальных микроэлементов у беременных с дефицитом железа

/ H.B. Петриченко, Э.Н. Баркова // Медицинская наука и образование Урала,-2014,- №2,- С.75-77. *

14. Петриченко Н.В. Механизмы десинхроноза циркадианной организации эритропоэза и обмена микроэлементов при беременности, осложненной дефицитом железа / Н.В. Петриченко, Э.Н. Баркова, Е.П. Ашихмина // Вестник Уральской Медицинской Академической Науки,- 2014. - №3.- Т. 49. - С.92-93 *

15. Пат. 2530586 Российская Федерация, МПК G01N 33/49. Способ прогноза анемии у беременных / Баркова Э.Н., Петриченко Н.В., Созонова Н.С.; заявитель и патентообладатель ГБОУ ВПО ТюмГМА Минздрава России. -№2013134317/15; заявл. 23.07.13; опубл. 10.10.2014, Бюл. №28 - 2014. - 6 с.

* - отмечены публикации в журналах, рекомендованных ВАК СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АОС - антиоксидантная система Г-6-ФДГ - глюкозо- 6-фосфатдегидрогеназа ГПО - глутатионпероксидаза ГР - глутатионредуктаза ДЖ - дефицит железа ЖДА - железодефицитная анемия ЗНЖ - здоровые небеременные женщины КАТ - каталаза МЭ - микроэлементы МДА - малоновый диальдегид ПЖЭ - продолжительность жизни эритроцитов СОД - супероксиддисмутаза СРО - свободнорадикальное окисление СПЭ - суточная продукция эритроцитов СФ - сывороточный ферритин ЭПО - эритропоэтин

На правах рукописи

ПЕТРИЧЕНКО Наталья Владимировна

ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕСИНХРОНОЗА ЦИРКАДИАННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭРИТРОПОЭЗА И ОБМЕНА ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ У БЕРЕМЕННЫХ С ДЕФИЦИТОМ ЖЕЛЕЗА

14.03.03 - патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Омск-2014

Подписано в печать 21.11.2014 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная П.л.- 1,0 Способ печати — оперативный Тираж - 100 Отпечатано в ОАО «НИИПлесдрев» г. Тюмень, ул. Одесская, 52А