Сравнительный анализ концентрации химических элементов в цельной крови и сыворотке крови у девушек, подвергающихся профессиональной физической нагрузке различного уровня

Полный текст

Введение Для оценки элементного статуса в клинической лабораторной диагностике наиболее часто используют анализ сыворотки и плазмы крови. Определение в сыворотке или в плазме крови отражает текущее состояние обмена конкретного элемента [1]. Помимо этого, в сыворотке и плазме крови элементы находятся в составе продуктов метаболических и катаболических процессов. Информация, полученная с помощью анализа сыворотки и плазмы крови, отражает обменные взаимосвязи между различными органами или метаболически активными компарта-ментами организма [2]. При интерпретации результатов анализа нужно помнить, что определяется только общая концентрация элемента, характерная для момента забора пробы. Дефицит его в сыворотке и плазме крови появляется после наступления заболевания,то есть вследствие обеднения организма, связанного с усиленным его выведением. Поэтому специфические изменения концентрации отдельных металлопротеинов зачастую не могут быть распознаны своевременно и их колебания находятся в пределах колебаний ошибки метода анализа и зависят от их связанности с белком [1]. Алиджановой И.Э. и др. [3] показано в эксперименте, что содержание отдельных химических элементов в крови ассоциируется с содержанием этих же элементов в костной ткани, печени и теле в целом. По мнению И.А. Иорданской с соавт. [4] минеральный состав крови отражает функциональное состояние организма спортсменов, поэтому его следует рассматривать как диагностический субстрат, позволяющий судить об интенсивности минерального и энергетического обменов. Данное исследование проведено в рамках целой серии работ по изучению влияния физической нагрузки различного уровня на обменные процессы в организме молодых людей обоих полов: дисбаланс макро- и микроэлементов в разных субстратах, витаминов, аминокислот в крови. Так, проведен анализ аминокислотного и витаминного профилей крови девушек, занимающихся спортом [5], а также было показано влияние физической нагрузки (различные виды фитнеса) на содержание химических элементов в цельной крови (12 элементов) и сыворотке (11 элементов) студенток со средней физической нагрузкой [6]. Было показано повышение концентрации цинка и кобальта, снижение - меди, селена и никеля под влиянием физической нагрузки. В работе была отмечена однонаправленность изменений концентраций цинка, селена, кобальта и калия как в цельной крови, так и в сыворотке. Полученные данные подтвердили предположение, что интенсивные занятия спортом оказывают существенное влияние на концентрации макро- и микроэлементов в цельной крови и сыворотке. Целью настоящего исследования было провести анализ содержания спектра макро- и микроэлементов в крови и сыворотке у девушек, занимающихся различными видами спорта, с различной степенью физической нагрузки, а также провести сравнительный анализ полученных результатов по двум биосубстратам для поиска общих для физических нагрузок любого характера изменений в минеральном обмене. Материалы и методы В исследовании приняли участие 43 студентки ВУЗа в возрасте 18-22 года, из них 19 студенток-спортсменок с высокой физической активностью (группа 1), занимающихся различными видами спорта (волейбол, полиатлон, легкая атлетика) 4 и более раз в неделю, 10 студенток со средней физической активностью (группа 2), занимающихся фитнесом 2-3 раза в неделю. Контролем служили 14 студенток с низкой физической активностью (группа 3). Диссертационная орбита 63 Вестник восстановительной медицины № 5^2014 Забор крови производился в процедурном кабинете. Кровь (венозную) из локтевой вены брали утром натощак (3-5 мл). Забор крови производился в пробирки-контейнеры («S-Monovette»), специально предназначенные для получения цельной крови. В качестве антикоагулянта использовался гепарин из расчета 0,01 мл на 5 мл крови. После взятия крови пробирку мягко переворачивали не менее 5 раз для предотвращения образования микросгустков. Кровь хранилась в обычном холодильнике до 3-5 суток (от 0 до +4°С). Для исследования использовали не менее 1,5 мл сыворотки крови. Забор крови производился в пробирки-контейнеры («S-Monovette»), специально предназначенные для получения сыворотки крови, с активатором свертывания в виде геля или гранул без антикоагулянта. После взятия крови в пробирку-контейнер мягко переворачивали не менее 5 раз для обеспечения быстрого и полного контакта крови с активатором. Пробирку оставляли в вертикальном положении на 20-30 мин., для уверенного образования сгустка. Анализ проводили в день взятия крови или на следующий день. Все биологические образцы подвергались про-боподготовке согласно МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03 «Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс - спектрометрии с индуктивно связанной плазмой», разработанным в АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва) и утвержденным МЗ РФ в 2003 г. Анализ цельной крови и сыворотки на содержание макро- и микроэлементов проводился по медицинской технологии «Выявление и коррекция нарушений минерального обмена организма человека» (Регистрационное удостоверение № ФС-2007/128 от 09 июля 2007 года) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-МС) на приборе Nexion 300D+NWR213 (Perkin Elmer, США) В работе лаборатории использованы серии стандартных образцов производства ФРГ (ClinChek Plasma Control lot 129, Recipe, Germany), которые позволяли осуществить эффективный контроль качества проведенного анализа при исследовании элементного состава биосубстратов (табл. 1). На каждый субстрат представлено два уровня стандарта: повышенный, соответствующий избыточному содержанию элементов в биосубстрате, и пониженный, соответствующий сниженным концентрациям. Это необходимо для контроля правильности определения в обоих диапазонах. Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). Ввиду того, что распределение значений изучаемых признаков в выборке оказалось отличным от нормального, в работе в качестве описательных характеристик помимо средних значений использовали медианы. Парное сравнение групп проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни. Результаты и обсуждение При анализе цельной крови на содержание 15 макро- и микроэлементов у девушек, занимающихся различными видами спорта, с различной физической активностью выявлено различие между группами только по двум элементам - тяжелым металлам (табл. 2). А именно, установлено достоверно более низкое содержание Cd в группе спортсменок по сравнению с группой низкой активности. Вторым элементом является Pb, содержание которого оказалось достоверно наиболее низким в группе со средней физической активностью по сравнению как с группой высокой активности, так и с группой низкой активности. Изучение элементного профиля сыворотки крови студентов выявило больше различий между группами (табл. 3). Так, установлено незначительное, но достоверное (р=0,037) снижение содержания макроэлемента Ca в группе девушек со средней физической активностью по сравнению с высокой. В группе студенток с высокой активностью содержание Co значительно выше (более чем в 2 раза) по сравнению с двумя другими группами. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что элементный состав сыворотки крови более чувствителен к воздействию физических нагрузок у девушек по сравнению с цельной кровью. Если в сыворотке крови при занятиях спортом достоверно возрастает концентрация Ca, Co, отмечается тенденция к дефициту K, Se, то в цельной крови нами отмечено только достоверное повышение концентрации Pb (по отношению к группе со средней активностью) и тенденции к снижению Ca и повышению Co. Из полученных данных также можно сделать вывод, что обмен Ca наиболее чувствителен к физической нагрузке, которая нарушает гомеостатическую регуляцию уровня этого макроэлемента в крови. При этом имеет место перераспределение Ca между фор Таблица 1. Стандартные образцы сыворотки крови (ClinChek Plasma Control lot 129 (Recipe, Germany) Элемент Стандарт От До SD M Cu 0,871 0,699 1,045 0,049 0,869 Mg 16,9 15,2 18,6 0,85 16,92 Mn 0,00672 0,00538 0,00806 0,0011 0,0081 Se 0,08 0,064 0,096 0,0045 0,0826 Zn 0,925 0,74 1,11 0,066 0,931 64 Диссертационная орбита Вестник восстановительной медицины № 5^2014 Таблица 2. Содержание макро- и микроэлементов в цельной крови девушек с различной физической активностью, Me (q25-q75)*, мкг/мл Примечание: *Me - медиана, q25 - нижний квартиль, q75 - верхний квартиль. менными элементами и сывороткой крови в пользу последней. Косвенным свидетельством нарушения обменных процессов, связанных с кальцием, может служить и изменение концентрации его антагониста - Pb в цельной крови, которая является лучшим из биосубстратов при диагностике накопления Pb в организме - сатурнизме [7, 8]. Вторым по чувствительности к физическим нагрузкам химическим элементов является Co, входящий в состав витамина В12. Однако в случае с этим микроэлементом наблюдается однонаправленность изменения в составе как цельной крови, так и сыворотки, а именно повышение. Этот факт может быть свидетельством мобилизации Co из депо, усиленного синтеза витамина В12, а также отражать прием популярных у спортсменов витаминных комплексов. Важно отметить выявленную нами тенденцию к развитию дефицитов K и Se при интенсивной физической нагрузке (риск развития гипокалиемии и гипоселеноза), что согласуется с многочисленными данными литературы [9] и отражает риск развития нарушений со стороны сердечно-сосудистой и иммунной систем. Выводы Полученные результаты показывают, что элементный состав сыворотки крови более чувствителен к воздействию физических нагрузок у девушек по сравнению цельной кровью. Таким образом, содержание Ca, Co, K и Se в сыворотке крови можно рассматривать в качестве биомаркеров повышенной физической нагрузки и предикторов повышенного риска травматизма и нарушений функционирования сердечно-сосудистой и иммунной систем. Определение элементного состава сыворотки крови целесообразно широко внедрять в практику оценки состояния здоровья профессиональных спортсменов и лиц, регулярно и интенсивно занимающихся физкультурой. Результаты нашего исследования указывают на справедливость данных литературы [4 и др.] о том, что своевременное выявление нарушений макро- и микроэлементов крови позволит своевременно осуществлять коррекцию минерального состава и микроэлементов и тем самым прогностически является важнейшим средством профилактики травматизма и нарушений в работе сердца у спортсменов в условиях использования напряженных тренировочных и соревновательных нагрузок. Диссертационная орбита 65 Вестник восстановительной медицины № 5^2014 Таблица 3. Содержание макро-и микроэлементов в сыворотке крови девушек с различной физической активностью, Me (q25-q75)*, мкг/мл Примечание: *Me - медиана, q25 - нижний квартиль, q75 - верхний квартиль.

Об авторах

Н. А Агаджанян

«Российский университет дружбы народов»

И. П Зайцева

ФГБУ ВПО «Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова»

Email: irisha-zip@yandex.ru

А. В Скальный

ФГБУ ВПО «Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова»

Список литературы

Дополнительные файлы