С каждым годом в высшей школе возрастает учебная нагрузка у обучающихся, требующая усвоения значительного объема информации в процессе приобретения профессиональных знаний и практических навыков, что, несомненно, является стрессовым фактором и вызывает психоэмоциональное напряжение у студенческой молодежи [1; 2]. Хроническое воздействие стрессоров в течение учебного семестра дополняется экзаменационным стрессом. Информационный стресс может вызвать нарушение слабых звеньев механизмов саморегуляции гомеостатических функций организма и привести к формированию различных психосоматических заболеваний [3]. Как известно, в происхождении стресс-реакций лежат системные механизмы [4]. Стресс активирует симпатическую нервную систему, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и ренин-ангиотензиновую системы, а это ведет к экспрессии катехоламинов, кортикостероидов, глюкагона и гормона роста [5]. Психологический стресс стимулирует воспалительный ответ, активацию макрофагов, генерацию активных форм кислорода [6; 7]. К числу систем, функциональная активность которых во многом определяет адаптационные возможности организма в условиях стресса, относится система красной крови и тромбоцитарного звена [8].
Экзаменационный стресс, несмотря на его распространенность, исследован еще недостаточно, и изучение его физиологических механизмов в условиях возрастающих информационных нагрузок у студентов является актуальным. Остаются нераскрытыми механизмы внутрипопуляционных перестроек клеток крови, а также межсистемных взаимодействий, обеспечивающих адаптационные реакции системы крови на стресс. Между тем известно, что циркулирующие эритроциты и тромбоциты представляют собой не однородную массу, а популяции, различающиеся по возрасту клеток, их устойчивости и другим параметрам. При этом динамика популяций, соотношение клеток с разными свойствами, их взаимосвязи видоизменяются при переходе организма из одного функционального статуса в другой [9].
Цель исследования. Изучение особенностей структуры популяций эритроцитов и тромбоцитов крови по их объему и анализ связей гематологических параметров и ситуативной тревожности у студентов при экзаменационном стрессе.
Материал и методы исследования. В исследовании приняли участие здоровые добровольцы–студенты (n = 20, возраст = 20-22 лет, пол – женский). После подписания информирования согласия проводился сбор анамнестических данных для исключения наследственных заболеваний системы крови и острых и хронических заболеваний. Забор капиллярной крови проводился у одних и тех же студентов при разных эмоциональных состояниях: состояние напряжения перед экзаменом (стресс), состояние спада напряжения после экзамена (после стресса), а также в состоянии эмоционального и физического равновесия после зимних каникул (эмоциональный покой). Анализ крови проводился на гематологическом анализаторе «COULTER Т», при этом определяли следующие показатели: содержание гемоглобина (Hb), количество эритроцитов (RBC), гематокрит (Htc), средний объем эритроцитов (MCV), среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH), средняя концентрация Hb в эритроците (MCHC), показатель степени анизоцитоза эритроцитов (RDW), количество тромбоцитов (PLT), средний объем тромбоцитов (MPV). По гистограммам распределения тромбоцитов и эритроцитов, выдаваемым гематологическим анализатором, рассчитывали параметры распределения: коэффициенты асимметрии (As) и эксцесса (Ex). Резистентность эритроцитов определяли с использованием метода кислотных эритрограмм, основанного на фотоэлектрической регистрации кинетики гемолиза. Метод дает информацию о распределении эритроцитов кровяного русла по устойчивости к кислотному гемолизу и возрастной динамике циркулирующих клеток.
Психологическое состояние студентов оценивали по ситуативной тревожности (СТ) методом тестирования с использованием опросника Спилбергера-Ханина (тревожность низкая – менее 30 баллов, средняя – от 30 до 45 баллов, высокая – выше 45 баллов).
Статистическую обработку материалов исследования проводили с помощью стандартного пакета Statistica 8 с применением описательной статистики и корреляционного анализа. Достоверность различий между показателями изученных групп осуществляли с использованием критерия Стьюдента. Статистически значимыми считались различия между группами при p<0,05. Также была использована программа Microsoft Office Excel.
Результаты и их обсуждение. Типичным проявлением психоэмоционального напряжения, возникающего у студентов при экзаменационном стрессе, является состояние тревоги [10]. При сдаче экзамена у обследованных студентов наблюдалось развитие эмоционального напряжения: в покое уровень СТ составил 23,4
2,7, перед экзаменом - 51,71,8*, после него - 48,43,4*. (Примечание: здесь и далее * - показатель достоверно отличается от результатов, полученных в состоянии эмоционального покоя.) Анализ гематологических показателей при разных эмоциональных состояниях выявил у студентов статистически значимое снижение количества тромбоцитов при стрессе и увеличение среднего объема тромбоцитов после него (табл. 1).
Таблица 1
Показатели тромбоцитов у студентов при разных эмоциональных состояниях, M
|
Показатели |
Эмоциональный покой (n=20) |
Стресс (n=20) |
После стресса (n=20) |
|
PLT, х109/л |
236,8 |
179,1 |
226,1 |
|
MPV, fl |
9,1 |
9,6 |
9,8 |
|
Параметры распределения клеток по объему As Ex |
0,66 1,83 |
0,54 1,65 |
0,53 1,66 |
Изучение параметров кривых распределения тромбоцитов по объему позволило выявить во всех вариантах эксперимента положительные асимметрию (вершина кривой сдвинута влево от центра распределения) и эксцесс (кривая островершинна). До экзамена наблюдалось снижение величин As и Ex гистограмм, после экзамена изменения характера кривой достигали уровня достоверности. Судя по параметрам распределения, при стрессе происходит сдвиг вершины кривой вправо по сравнению с аналогичной гистограммой при эмоциональном покое и ее некоторое уплощение.
На основе анализа величин As и Ex гистограмм можно заключить, что обнаруженное увеличение среднего объема тромбоцитов у студентов при сдаче экзамена достигается за счет изменения структуры тромбоцитарной популяции вследствие увеличения в общей популяции доли тромбоцитов с более высоким объемом и возрастания её гетерогенности. Перераспределение клеток с разным объемом, очевидно, вызвано выбросом из красного костного мозга более крупных, молодых тромбоцитов. В системе красной крови в условиях экзаменационного стресса наблюдалось увеличение общего количества эритроцитов (достоверно после экзамена) и средней концентрации гемоглобина в одном эритроците (достоверно после экзамена) (табл. 2).
Таблица 2
Показатели красной крови у студентов при разных эмоциональных состояниях, M
|
Показатели |
Эмоциональный покой (n=20) |
Стресс (n=20) |
После стресса (n=20) |
|
RBC, х1012/л |
4,8±0,18 |
5,0±0,99 |
5,3±0,14* |
|
Hb, г/л |
145,6±7,13 |
137,2±1,81 |
138,2±5,88 |
|
Htc, % |
48,8±2,77 |
49,8±1,47 |
48,1±1,07 |
|
MCV, fl |
93,1±2,15 |
94,4±1,96 |
94,7±1,88 |
|
MCHC, г/dl |
29,8 ±0,65 |
27,9±0,54 |
27,3±0,3* |
|
MCH, пг |
28,2 ±1,29 |
26,4 ±0,89 |
25,8 ±0,68 |
|
RDW, % |
12,9 ±0,52 |
13,3 ±0,6 |
13,1 ±0,53 |
|
Параметры распределения клеток по объему As Ex |
1,58±0,04 3,84±0,21 |
1,41±0,07* 2,34±0,31* |
1,46±0,06 2,83±0,37 |
Параметры кривой эритроцитов по их объему в группах обследованных указывают на островершинный характер гистограмм и сдвиг вершины в область пониженных значений объема относительно центра распределения. В условиях эмоционального стресса уже до экзамена происходит преобразование кривой, выражающееся в смещении максимума вправо от исходного положения в контроле (уменьшение As) и снижение Ex. Выявленная картина свидетельствует об увеличении в общей популяции клеток более крупных размеров и возрастании вследствие этого степени ее неоднородности. Можно констатировать, что стресс сопровождается поступлением в циркуляцию клеток с увеличенным объемом, однако в отличие от тромбоцитов это не сказывается на величине среднего по популяции размера эритроцитов, а наблюдается лишь тенденция к его росту при сдаче экзамена. При этом изменения в структуре эритроцитарных популяций предшествуют количественным изменениям: происходящее до экзамена перераспределение эритроцитов по корпускулярному объему проявляется после экзамена в увеличении их общей численности. Получить дополнительную информацию об особенностях поведения эритроцитарных популяций при изменении функционального статуса испытуемых позволяет анализ кислотных эритрограмм (табл. 3).
Таблица 3
Показатели кинетики кислотной резистентности эритроцитов
у студентов при разных эмоциональных состояниях, M
|
Показатели кинетики гемолиза |
Эмоциональный покой (n=20) |
Стресс (n=20) |
После стресса (n=20) |
|
Общая продолжительность процесса, с Медиана распределения, с Время достижения max скорости, с |
195 ±0,7
189±12,2
188 ±9,2 |
222 ±11,0*
219 ±7,6*
209 ±7,4* |
206 ±15,6
187 ±8,27^
189 ±7,4^ |
Примечания: ^ - достоверно отличается от результатов, полученных перед экзаменом (стресс).
Видно, что перед экзаменом происходит сдвиг максимума эритрограмм и медианы распределения в область повышенной устойчивости клеток. Учитывая, что более высокой резистентностью обладают молодые формы эритроцитов, мы предполагаем, что у студентов перед экзаменом наблюдался выброс из красного костного мозга молодых, высокоустойчивых форм эритроцитов, что подтверждают результаты изучения гистограмм по их объему. Таким образом, выявленное возрастание числа эритроцитов у студентов при сдаче экзамена обусловлено «омоложением» эритроцитарной популяции, а не выбросом зрелых клеток из депо. Принимая во внимание, что средняя концентрация гемоглобина в отдельном эритроците при этом снижалась, можно допустить, что обнаруженные изменения явились отражением неэффективного эритропоэза. Это согласуется с литературными данными о неэффективном эритропоэзе при стрессовых состояниях, когда в циркуляцию выходят крупные, так называемые стресс-ретикулоциты. Прояснить вклад эмоционального состояния в обеспечение выявленных реакций со стороны красной крови и тромбоцитарного звена позволяет анализ корреляций уровня ситуативной тревожности с гематологическими показателями. Результаты анализа корреляций между уровнем ситуативной тревожности, психоэмоциональным состоянием и всем спектром учтенных в эксперименте гематологических показателей представлены на рисунке. По общей матрице показателей испытуемых были выявлены достоверные положительные корреляции уровня тревожности с эмоциональным состоянием, общей численностью эритроцитов, гематокритом, средним объемом тромбоцитов; отрицательные – со средней концентрацией гемоглобина в эритроците, содержанием тромбоцитов, а также показателями распределения тромбоцитов по объему (As и Ex).
Корреляционные связи ситуативной тревожности: положительные с эмоциональным состоянием – напряжением (1), общей численностью эритроцитов (2), Ht (3), средним объемом тромбоцитов (4); отрицательные – со средней концентрацией Hb в эритроците (5), содержанием тромбоцитов (6), коэффициентами As и Ex распределения тромбоцитов по объему (7, 8)
Проведенный анализ свидетельствует о том, что усиление эмоционального напряжения студентов коррелирует с активацией эритроцитарного звена периферической крови на фоне снижения степени насыщенности эритроцитов гемоглобином. В свою очередь, переход из состояния эмоционального покоя к напряжению сопровождается уменьшением численности тромбоцитов в сосудистом русле, сочетающимся с увеличением размеров клеток, возрастанием доли более крупных клеток в популяции тромбоцитов и степени ее гетерогенности. Таким образом, реакция на стимуляцию костномозгового кроветворения при экзаменационном стрессе проявляется в системе красной крови в возрастании ее количественных параметров, а в тромбоцитарном звене – в снижении. При этом происходит изменение структуры популяции.
В связи с вышесказанным представляет интерес изучение интеркорреляций гематологических параметров при разных эмоциональных состояниях. Выяснилось, что в состоянии эмоционального покоя средний объем эритроцитов тесно положительно коррелирует с концентрацией Hb (0,7), численностью эритроцитов (0,59) и отрицательно - с дисперсией объема клеток (-0,91). Перед экзаменом выявляются корреляции MCV только с показателем насыщенности клеток Hb (0,83); после экзамена – лишь со степенью анизоцитоза эритроцитов (0,85). Анализ корреляций позволил установить реципрокные взаимоотношения между показателями эритроцитарного и тромбоцитарного звеньев крови. Так, во всех состояниях у студентов выявлены отрицательные корреляции между средним объемом тромбоцитов и содержанием эритроцитов (-0,65 при эмоциональном покое, -0,63 при стрессе); с гематокритом (-0,51 при стрессе, -0,67 после стресса), концентрацией гемоглобина (-0,62 после стресса). Следовательно, возрастание размеров тромбоцитов, свидетельствующее о стимуляции тромбоцитопоэза, сочетается с ослаблением функциональной активности красной крови. Подтверждением этому служат взаимосвязи показателей красной крови с общей численностью в сосудистом русле тромбоцитов. В состоянии эмоционального покоя обнаруживаются корреляции абсолютного количества тромбоцитов с концентрацией Hb (-0,72) и Htс (-0,52), при стрессе - с MCV (-0,55), после стресса - с MCHC (-0,56). Из приведенных связей видно, что взаимодействие красной крови с тромбоцитарным звеном при эмоциональном напряжении проявляется слабее, чем в покое.
Выводы и заключение. Проведенные исследования показали, что эмоциональное перенапряжение, вызванное сдачей студентами экзамена, существенно отражается на состоянии системы крови. При этом изменяется как количественный и качественный состав клеток, так и структура клеточной популяции. Эта перестройка обусловлена, очевидно, активацией костномозгового кроветворения, сопровождающейся выбросом в русло «омоложенных» эритроцитов и тромбоцитов, что выражается в увеличении доли более крупных клеток, а в случае тромбоцитов - и среднего объема. Несмотря на то что поступающие в циркуляцию эритроциты являются функционально «неполноценными», общая (суммарная) дыхательная поверхность этих клеток, вероятно, не уменьшается за счет общего увеличения количества красных клеток в крови. Об этом же свидетельствует несущественное изменение уровня гемоглобина в крови. Мы предполагаем, что такая перестройка обеспечивает адекватное снабжение тканей кислородом в новых условиях. В тромбоцитарном звене крови, несмотря на активацию тромбоцитопоэза, общее количество клеток в циркуляции снижается. По всей видимости, это свидетельствует об усиленной элиминации этих клеток или же о вовлечении тромбоцитов в процесс тромбообразования, поскольку известно, что адреналин, выбрасываемый при стрессе, индуцирует агрегацию тромбоцитов и их последующее удаление из кровяного русла. Тем не менее обнаруженные нами корреляции между показателями эритроцитов и тромбоцитов указывают на тесную взаимосвязь между качественными и количественными параметрами этих клеток. Причем реципнокность взаимоотношений, очевидно, обеспечивает гемостатический статус и реологическую устойчивость циркулирующей крови [11].