АКТИВНОСТЬ КОАГУЛЯЦИОННОГО КАСКАДА И ФИБРИНОЛИЗА У КОСМОНАВТОВ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПОЛЕТОВ
АКТИВНОСТЬ КОАГУЛЯЦИОННОГО КАСКАДА И ФИБРИНОЛИЗА У КОСМОНАВТОВ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПОЛЕТОВ
Аннотация
Известно, что воздействие факторов космического полета влияет на смещение коагуляционного баланса, количество и функцию тромбоцитов, увеличивая риск кровоизлияний и способствуя замедлению заживления ран. Механизмы адаптации системы гемостаза организма космонавтов мало изучены. Целью данной работы явилось исследование уровня маркеров активации тромбоцитов, коагуляционного каскада и фибринолиза у членов космических экипажей после полета. В исследовании приняли участие 19 космонавтов мужского пола в возрасте 37–60 лет, совершивших орбитальные экспедиции продолжительностью от 115 до 205 суток. Венозную кровь брали в фоновом периоде за 30–45 дней до старта, а также на первые и седьмые сутки периода восстановления. Каждый из испытуемых участвовал только в одном цикле обследования. В ЭДТА-плазме космонавтов, совершивших длительные космические полеты, стандартными иммуноферментными методами определяли уровень β-тромбоглобулина (β-TG), фрагментов протромбина (F1+2), комплекса тромбин-антитромбин (TAT), комплекса тканевого активатора плазминогена и его ингибитора 1-го типа (tPA/PAI-1). Полученные данные обрабатывали с помощью критерия Уилкоксона. Обнаружено статистически значимое (p=0,0139) повышение плазменного уровня tPA/PAI-1 на первые сутки периода восстановления. Данное изменение является компенсаторно-приспособительной реакцией, направленной на предотвращение тромбообразования при активации коагуляционного каскада в ответ на повреждение сосудистого эндотелия, наблюдаемое на заключительных этапах полета. Статистически значимых изменений остальных исследованных параметров не выявлено. Наиболее вероятной причиной активации коагуляционного каскада и фибринолиза является повреждение сосудистого эндотелия, наблюдаемое на заключительных этапах полета. Не исключена роль психофизиологического напряжения и изменения реологических характеристик крови в развитии процесса. В контексте планируемых межпланетных пилотируемых полетов будут приобретать значение дополнительные факторы, способные оказывать влияние на систему гемостаза, такие как гипомагнитная среда, повышенный радиационный фон, сверхдлительное воздействие невесомости, что обусловливает необходимость дальнейшего развития методологии исследования системы гемостаза применительно к условиям межпланетного полета.
1. Введение
Несмотря на важную роль системы гемостаза в поддержании общего гомеостатического равновесия организма, ее функционирование при воздействии факторов космического полета (КП) изучено недостаточно. Данные по бортовым анализам крови полностью отсутствуют в связи с невозможностью работы наземной аналитической аппаратуры в условиях невесомости. В силу особенностей преаналитического этапа показателей гемостаза, наземное изучение биоматериала, взятого на борту, до настоящего времени не представляется возможным. Результаты послеполетных исследований малочисленны.
Известно, что микрогравитация влияет на количество и функцию тромбоцитов, увеличивая риск кровоизлияний и способствуя замедлению заживления ран .
Результаты наземных модельных экспериментов с антиортостатической гипокинезией указывают на снижение активации тромбоцитов , ингибирование миграции, задержку прогрессирования клеточного цикла с последующим замедлением роста и нарушением паттернов дифференцировки гемопоэтических клеток-предшественников тромбоцитов , . Показано, что индуцированная агрегация тромбоцитов и их адгезия к фактору Виллебранда, значительно снижается в условиях искусственной микрогравитации . Однако после воздействия невесомости у астронавтов наблюдались не только геморрагические, но и тромботические явления: в ходе орбитальной экспедиции на МКС были обнаружены признаки обструктивного тромбоза левой внутренней яремной вены , .
Воздействие факторов космического полета может сопровождаться нарушением целостности кровеносных сосудов. Визуально это проявляется петехиальными кровоизлияниями и подкожными экхимозами различной локализации у многих космонавтов в послеполетном периоде. Вероятно, спуск с орбиты и реадаптация к наземным условиям сопровождаются повреждением, угнетением антикоагулянтных и активацией гемостатических свойств эндотелия, что подтверждается повышением плазменного уровня высокочувствительного С-реактивного белка, фактора Виллебранда и снижением плазменного уровня тромбомодулина . Активированное частичное тромбопластиновое время сокращается после полетов у космонавтов, независимо от наличия видимых подкожных кровоизлияний .
В условиях моделируемой гипергравитации показано усиление индуцированной агрегации тромбоцитов, а также повышение их адгезии к фактору Виллебранда . У испытуемых после 15-минутного вращения на центрифуге с ускорением 3g обнаружено повышение реактивности тромбоцитов по индуцированной арахидоновой кислотой функции . Результаты другого исследования подтверждают, что гипергравитация приводит к гиперреактивности тромбоцитов человека, но не вызывает существенных событий их активации .
Целью данной работы явилось исследование уровня маркеров активации тромбоцитов, коагуляционного каскада и фибринолиза у космонавтов до и после длительных полетов.
Опираясь на рекомендации по исследованию биомаркеров тромботических состояний при воздействии факторов космического полета , нами были выбраны следующие показатели для изучения: маркер активации тромбоцитов – β-тромбоглобулин (β-TG), маркеры активации коагуляционного каскада и фибринообразования – тромбин-антитромбиновый комплекс (ТАТ) и фрагменты протромбина (F1+2), маркер активации фибринолиза – комплекс тканевого активатора плазминогена и его ингибитора 1-го типа
2. Методы и принципы исследования
В исследовании приняли участие 19 космонавтов мужского пола в возрасте 37–60 лет, совершивших полеты продолжительностью от 115 до 205 суток. Венозную кровь брали за 30–45 дней до старта (фон), а также на первые и седьмые сутки периода восстановления. Каждый из членов экипажей участвовал только в одном цикле обследования. Забор крови осуществляли в вакуумные пробирки «Vacuette» фирмы Greiner Bio-One, (Австрия) со стандартным содержанием K3-EDTA. Плазму получали центрифугированием при 1800g в течение 10 минут.
Исследование проводили стандартными иммуноферментными методами. Концентрацию tPA/PAI-1 и TAT определяли с использованием наборов компании Technoclone GmbH (Австрия) на планшетном ридере Bio-Rad (США). Концентрацию β-TG и F1+2 измеряли с помощью тест-наборов компании Cloud-Clone Corp. (США) на планшетном ридере Stat Fax – 2109, Awareness, США.
Данные обрабатывали методами вариационной статистики с помощью непараметрического метода парных сравнений зависимых выборок – критерия Уилкоксона, используя пакет прикладных программ Statistica for Windows v.6 (США). В соответствии с особенностями использованного непараметрического теста для зависимых выборок динамика результатов представлена в виде медиан и интерквартильных отрезков, а также среднего относительного изменения параметров.
3. Основные результаты
Результаты исследований представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - Динамика параметров гемостаза у космонавтов после длительных космических полетов
Параметр | Фон | +1 сутки | +7 сутки |
n | 19 | 18 | 15 |
t-PA/PAI-1, нг/мл | 18,2(11,4-24,5) | 23,5(20,4-33,9)* | 27,5(22,8-44,9) |
TAT, нг/мл | 5,76(4,62-12,5) | 5,67(4,59-8,99) | 5,2(2,89-8,38) |
PF 1+2, пмоль/л | 145(124-169) | 142(117-165) | 155(137-168) |
bTG, нг/мл | 23,4(8,13-58,2) | 36,1(7,72-56,7) | 31,7(17,8-59,5) |
Примечание: Me (Q25-Q75); * - статистически значимое изменение относительно фона (по Уилкоксону); p<0,05
1. Активность тромбоцитов.
В ходе обследования не наблюдались статистически значимого повышения уровня β-TG, высвобождающегося из α-гранул тромбоцитов при их активации. Отсутствие значимой активации тромбоцитов согласуется с исследованием S. Li и могло также являться следствием снижения их активности под воздействием микрогравитации , во время орбитального полета.
2. Активация коагуляционного каскада и фибринолиза.
На первые сутки послеполетного периода выявлено статистически значимое (p=0,0139) повышение уровня tPA/PAI-1 на 74,2% относительно фонового уровня. На седьмые сутки значение показателя оставалось повышенным на 66,4%, однако величина p была выше стандартного уровня значимости (p=0,069). Величины остальных исследованных показателей статистически значимо не менялись.
Динамика изменения данных показателей указывает на разделение наиболее активных фаз активации коагуляционного каскада и фибринолиза во времени. Пик прокоагулянтной активности приходится, по-видимому, на первые часы после приземления. Фибринолитический ответ развивается в течение первых дней после приземления в качестве компенсаторного механизма, направленного на предотвращение тромбообразования. Показано увеличение содержания Д-димера в плазме крови космонавтов на седьмые сутки периода восстановления после длительных (120-200 суток) полетов, что отражает активацию фибринообразования и фибринолиза за период от нескольких часов до несколько суток после острого случая .
Вероятной причиной активации коагуляционного каскада и фибринолиза является повреждение сосудистого эндотелия, наблюдаемое на заключительных этапах полета .
Известно, что развитие психофизиологического напряжения является причиной активации гемокоагуляции и увеличения прокоагулянтного потенциала системы гемостаза , , . Возникающий нейроэндокринный ответ приводит к гемодинамическим сдвигам, гемоконцентрации и повышению вязкости крови , что влияет на формирование фибринового сгустка и его стабилизацию . Показано, что содержание адреналина обычно выше предполетного уровня после приземления . При этом адреналин стимулирует сосудистые эндотелиальные β2-адренорецепторы, приводя к высвобождению предварительно сформированных VIII фактора коагуляционного каскада, фактора Виллебранда и тканевого активатора плазминогена из эндотелиальных накопительных пулов в циркуляторное русло , , .
4. Заключение
Таким образом, отсутствие значимых изменений маркеров активации коагуляционного каскада и фибринообразования (F1+2, TAT) на первые сутки после полета и значительное повышение уровня комплекса tPA/PAI-1 в этот же срок обследования указывает на активацию коагуляции на заключительных этапах полетах и, вероятно, в ранние сроки (+0 сутки) после его завершения, а также на последующий фибринолитический ответ в течение первых нескольких суток периода восстановления. Наиболее вероятной причиной активации гемокоагуляции является повреждение сосудистого эндотелия на заключительных этапах полета.
Проблема исследования системы гемостаза при воздействии факторов космического полета со временем будет только повышать свою актуальность и значимость, так как полет в космос становится все более доступен лицам с парциальной недостаточностью здоровья, прошедшим сокращенный курс подготовки. Кроме того, в контексте планируемых межпланетных пилотируемых полетов будут приобретать значение другие факторы, такие как гипомагнитная среда, повышенный радиационный фон, сверхдлительное воздействие невесомости. Для этого потребуется дальнейшее развитие методов диагностики и коррекции сдвигов равновесия в системе регуляции агрегатного состояния крови.