Анализ показателей крови у спортсменов с учетом уровня гематокрита

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы, касающиеся необходимости особого подхода к анализу и оценке гематологических параметров у профессиональных спортсменов, в частности с дополнительным учетом показателя гематокрита, остаются малоизученными [1–5]. Значения подавляющего большинства гематологических параметров отражают их концентрацию в сыворотке крови, объем которой при гипогидратации уменьшается, а следовательно, концентрация содержащихся в ней веществ за счет этого становится больше [1][6]. Гипогидратация у спортсменов может возникнуть вследствие невосполненного дефицита жидкости, гипонатриемии или гипоальбуминемии, определяющих осмотическое и онкотическое давление крови [1].

Согласно C. Petibois и соавт. [7], при анализе биохимических параметров у спортсменов следует учитывать феномен изменения объема плазмы, вызванного физическими нагрузками. Охлаждение, психологический стресс, питание, гидратация, а также длительные и интенсивные упражнения могут заметно изменить гемоконцентрацию во время физических нагрузок, в связи с чем сравнение данных, полученных в различных исследованиях, пока остается невыполнимым. Для того чтобы в будущем это стало реальным, необходим обязательный учет фактора гемоконцентрации, поскольку существенные биохимические сдвиги после коррекции с учетом изменений объема плазмы, вызванных физическими нагрузками, могут оказаться совсем незначительными.

В работе И.Б. Барановской и соавт. было показано, что у однородной группы спортсменов мужского пола в отставленном постнагрузочном периоде, в частности через 40 ч после последней тренировки, установлены отчетливые различия значений отдельных биохимических показателей крови, достоверно связанные с разными уровнями гематокрита [8]. В исследовании M. Jacob и соавт. была предпринята попытка проанализировать влияние показателя гематокрита на биохимические и морфологические параметры крови [9].

В настоящее время существует как минимум 4 способа определения показателя гематокрита в лабораторных условиях, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки [10]. Это необходимо учитывать при проведении сравнительного анализа результатов исследований, если речь идет о разных методах определения показателя гематокрита (в венозной или капиллярной крови, в условиях относительного покоя или на фоне напряженной мышечной деятельности и т.д.).

Цель исследования — изучение влияния различных уровней гематокрита на показатели морфологического и биохимического состава крови, определяемые в рамках УМО спортсменов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• расчет процентильных градаций показателя гематокрита у спортсменов мужского и женского пола и выявление взаимосвязи его различных процентильных диапазонов с показателями морфологического и биохимического состава крови;
• определение достоверности различий анализируемого комплекса параметров морфологического и биохимического состава крови в различных процентильных диапазонах показателя гематокрита.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведено ретроспективное исследование данных медицинских карт спортсменов. Проанализировано 26 413 гематологических результатов УМО спортсменов сборных команд России (49% женского пола и 51% мужского пола; средний возраст — 20 ± 3 года). Учитывали показатели: гематологические (гемоглобин, гематокрит, средний объем эритроцитов, количество эритроцитов, среднее содержание гемоглобина в 1 эритроците, средняя концентрация гемоглобина в 1 эритроците, тромбоциты, средний объем тромбоцитов) и биохимические (уровни натрия, калия, магния, железа в сыворотке крови, концентрацию холестерина, липопротеидов высокой и низкой плотности, альбумина, общего белка, глюкозы, общего холестерина).

Описательные характеристики представили медианой и межквартильным размахом. Для гематокрита, гемоглобина, количества эритроцитов и их среднего объема были построены непараметрические референсные интервалы по стандарту CLSI EP28-A3c (процентили 2,5–97,5) с предварительной диагностикой и исключением выбросов по влиянию точек Кука (пакет reference intervals) [11][12].

Пороговые значения 25 и 75 процентилей гематокрита использовались для стратификации выборки на три группы: ≤p25, p25–p75 и ≥p75. Все расчеты проводились в программе R 4.x с использованием dplyr, tidyr, broom, purrr, ggplot2 и flextable. Уровень статистической значимости — двусторонний (α = 0,05). Множественные проверки контролировали методом Бенджамини – Хохберга в пределах каждого семейства тестов. Пропуски обрабатывались по принципу complete-case в каждой конкретной модели/сравнении; переменные с нулевой вариабельностью были исключены.

Ассоциации между гематокритом и показателями крови оценивали ранговыми корреляциями Спирмена в крайних подвыборках (≤p25 и ≥p75 гематокрита) между гематокритом и каждым количественным показателем (отдельно в каждой подвыборке). Для расчета требовалось не менее трех наблюдений и ненулевая дисперсия обеих переменных; при несоблюдении условий корреляции для данной пары взаимосвязь не рассчитывалась. Значимыми считались только коэффициенты корреляции при критическом значении коэффициента корреляции Спирмена (r_s) выше 0,5 [13].

Сравнение распределений показателей между группами гематокрита (≤p25, p25–p75, ≥p75) проводилось попарно непараметрическим критерием Вилкоксона с FDR-поправкой внутри панели биохимических/гематологических маркеров [14]. Корреляции для центрального диапазона (p25–p75) и результаты однофакторных моделей на полной выборке использовались как референс для сопоставления с оценками в крайних квартилях и для расчета стандартизационных коэффициентов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе были рассчитаны процентильные градации показателей красной крови, которые представлены в таблице 1. Выявлены в разных процентильных диапазонах гематокрита его взаимосвязи с остальными изучаемыми в работе параметрами морфологического и биохимического состава крови (табл. 2).

Пограничные состояния в здоровье спортсменов начинаются до начала клинических проявлений и выхода показателей крови за референсный интервал [6][15][16]. Именно поэтому центильный подход к анализу и оценке показателей крови у профессиональных спортсменов пользуется широкой популярностью в спортивной медицине [6][15][16]. Предполагается, что оптимальные значения показателей крови у спорт­сменов, обеспечивающих оптимальную работоспособность, находятся в диапазоне 25–75 процентилей (табл. 1) [15][16].

В ходе исследования получены статистически значимые корреляционные взаимосвязи различных процентильных диапазонов гематокрита с изучаемыми в работе показателями крови (табл. 2) независимо от пола в нормальном диапазоне гематокрита (25–75 процентилей): прямая положительная сильная взаимосвязь с показателями гемоглобина (r_s = 0,836; p = 0,000) и средняя — с количеством эритроцитов (r_s = 0,631; p = 0,000). При значениях гематокрита выше 75 процентиля сильная прямая положительная взаимосвязь была отмечена с концентрацией гемоглобина (r_s = 0,801; p = 0,000) и средняя — с количеством эритроцитов (r_s = 0,603; p = 0,000). Что касается значений показателя гематокрита ниже 25 процентиля, то здесь была обнаружена его статистически значимая умеренная положительная корреляционная взаимосвязь с количеством эритроцитов (r_s = 0,437; p = 0,000), а также сильная положительная взаимосвязь с гемоглобином (r_s = 0,839; p = 0,000). Сильная взаимосвязь величины гематокрита во всех его процентильных диапазонах с концентрацией гемоглобина и количеством эритроцитов свидетельствует о том, что эти показатели должны всегда регистрироваться вместе и при наличии отчетливых расхождений в процентильных интервалах гематокрита и гемоглобина и количества эритроцитов анализы крови должны быть перепроверены. В связи с этим Всемирное антидопинговое агентство в свои процедуры скрининга применения допинга среди других косвенных показателей эритропоэза включает как концентрацию гемоглобина, так и уровень гематокрита без попытки разграничить эти параметры [17].

Интерпретация показателей красной крови, в частности гематокрита, у спортсменов требует учета динамических сдвигов объема плазмы. Два разнонаправленных процесса — гемоконцентрация и гемодилюция — существенно влияют на реологию крови, кислородтранспортную функцию и должны рассматриваться как ключевые факторы при оценке данных лабораторного мониторинга.

Гемоконцентрация характеризуется увеличением концентрации клеточных элементов в единице объема крови вследствие уменьшения объема плазмы. Это приводит к кажущемуся или ложному повышению гематокрита и концентрации гемоглобина. Основные механизмы у спортсменов: дегидратация вследствие потоотделения [18]; смещение жидкости в межклеточное пространство; «стрессовая» гемоконцентрация: выброс катехоламинов и кортизола в ответ на физическую нагрузку может вызывать преходящее сокращение объема плазмы, возможно, за счет повышения сосудистого тонуса и изменения проницаемости.

В то же время гемодилюция — процесс увеличения плазмы крови, приводящий к снижению относительной концентрации эритроцитов и гемоглобина. Это физиологическая адаптация, особенно выраженная у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Основные механизмы у спортсменов: адаптационная гиперволемия (спортивная гиперволемия) — ключевую роль играет активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и увеличение секреции вазопрессина в ответ на нагрузку [19]; расширение плазменного объема после однократной нагрузки.

Гемодилюция улучшает реологические свойства крови (снижает вязкость), облегчает сердечный выброс и усиливает кожный кровоток для терморегуляции. Однако она приводит к феномену «спортивной псевдоанемии»: у адаптированного спортсмена при нормальной общей массе эритроцитов и абсолютном содержании гемоглобина показатели гематокрита и гемоглобина в единице объема крови могут находиться на нижней границе нормы или слегка ниже ее. Это состояние является адаптивным и не требует лечения [20]. Критически важно дифференцировать его с истинными железодефицитными состояниями.

Второй этап работы заключался в парных сравнениях изучаемых показателей крови между группами спортсменов со значениями гематокрита меньше 25 процентиля, 25–75 процентилей и выше 75 процентиля (табл. 3). Согласно полученным результатам значения показателей белкового, липидного и углеводного обмена в разных процентильных диапазонах гематокрита статистически значимо различаются. Это иллюстрирует необходимость при оценке биохимических показателей спортсменов дополнительно учитывать влияние гематокрита на уровень биохимических показателей крови. Недостоверными в диапазоне гематокрита ниже 25 процентиля и 25–75 процентилей оказались только различия показателей среднего объема эритроцитов и среднего объема тромбоцитов, а при значениях гематокрита 25–75 процентилей и выше 75 процентиля — различия показателей содержания натрия и калия в крови.

При дифференцированном анализе влияния показателя гематокрита на биохимический состав крови (табл. 3) были установлены значимые различия в обозначенных диапазонах показателя гематокрита, концентраций гемоглобина и эритроцитов. При этом повышение показателя сывороточного железа на фоне стабильно высокого гематокрита имело важное дифференциально-диагностическое значение. Наиболее вероятной причиной такой комбинации является истинная полицитемия, при которой клональная пролиферация эритроидных клеток сопровождается неэффективным эритропоэзом, измененной регуляцией гепсидина и интенсивным обменом железа. Это отличает истинную полицитемию от вторичных гипоксических эритроцитозов, для которых характерны нормальные или сниженные показатели железа вследствие его активной утилизации [21]. Кроме того, при сгущении крови из-за дегидратации происходит параллельное повышение концентрации всех компонентов плазмы, включая железо. Это относительная гиперферремия, а не истинное увеличение общего количества железа в организме.

Кроме этого, небольшое, но статистически достоверное увеличение содержания общего белка и альбуминов при уровне гематокрита выше 75 процентиля, скорее всего, связано с уменьшением объема жидкой части крови, но не исключено также, что это является подтверждением влияния на кроветворение белкового потенциала организма [1][22]. Сочетанное повышение гематокрита, общего белка и альбуминов с нормальным или повышенным уровнем натрия — классический признак дегидратации.

Интересным, на наш взгляд, является ухудшение на фоне гемоконцентрации показателей липидного обмена (увеличение уровня ЛПНП и уменьшение уровня ЛПВП) с одновременной тенденцией снижения степени риска тромбообразования за счет снижения содержания тромбоцитов в крови. При обезвоживании уменьшается объем плазмы, что ведет к ложному (относительному) повышению концентрации всех компонентов плазмы, включая ЛПНП. Уровень ЛПВП также может ложно повышаться, но этот эффект менее выражен. Сочетанное изменение липидного профиля (рост липопротеинов низкой плотности и снижение липопротеинов высокой плотности) и уменьшение количества тромбоцитов (тромбоцитопения) на фоне повышенного гематокрита является комплексным патофизиологическим феноменом, характерным для ряда состояний, преимущественно связанных с хронической гипоксией [23][24].

Таким образом, при анализе и оценке концентрации основных показателей биохимического состава крови у спортсменов необходимо дополнительно учитывать величину гематокрита и возможность связанных с ним сдвигов анализируемых параметров даже в диапазонах их нормальных величин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Интерпретация показателей красной крови, в частности гематокрита, у спортсменов требует учета динамических сдвигов объема плазмы. Два разнонаправленных процесса — гемоконцентрация и гемодилюция — существенно влияют на реологию крови, кислородтранспортную функцию и должны рассматриваться как ключевые факторы при оценке данных лабораторного мониторинга.

У профессиональных спортсменов в возрасте 17–23 лет в состоянии относительного покоя показатель гематокрита венозной крови при определении на аппарате «Mindray BC-6200» проявляет независимо от пола тесную положительную взаимосвязь прежде всего с концентрацией гемоглобина и количеством эритроцитов. Для того чтобы избежать ошибок при измерениях, эти показатели должны определяться одновременно. При наличии отчетливых расхождений в процентильных интервалах показателей гематокрита, гемоглобина и количества эритроцитов они должны быть перепроверены.

Статистически значимые различия, обнаруженные между значениями отдельных параметров крови при разной величине гематокрита, обосновывают необходимость при анализе и оценке гематологических показателей у спортсменов дополнительно учитывать и этот фактор.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: Ж.В. Гришина — формулирование идеи, цели и задач исследования, сбор и обработка материала, написание первоначального текста статьи, редактирование; Г.А. Макарова — редактирование рукописи, администрирование данных, утверждение окончательного варианта рукописи; Н.С. Гладышев — математико-статистическая обработка данных; И.Е. Бушуева — сбор данных, литературный поиск; С.О. Ключников — координация исследования.