ΕΠΕΑΕΚ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΤΟΥ Τ.Ε.Φ.Α.Α.ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ - ΑΥΤΕΠΙΣΤΑΣΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ & ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΚΕ 0918 «Βιοχημική Αξιολόγηση Αθλητών» 5η Διάλεξη: «Μεταβολές στον όγκο του πλάσματος εξαιτίας της άσκησης» Δρ. Τζιαμούρτας Αθανάσιος, Επίκουρος Καθηγητής
Σε αυτή την θεματική ενότητα οι φοιτητές θα ενημερωθούν για: Τον τρόπο με τον οποίο μεταβάλλεται ο όγκος του αίματος και του πλάσματος και παράλληλα να συζητήσεις την αξία αυτών των μεταβολών Την αξιολόγηση αυτών των μεταβολών στο εργαστήριο
Αιμοσφαιρίνη και Υψόμετρο Είναι γνωστό πως η συγκέντρωση της αιμοσφαιρίνης αυξάνεται με την παραμονή ενός ατόμου στο μεγάλο υψόμετρο. Αυτό συμβαίνει εξαιτίας της διέγερσης της αιμοποίησης στον ερυθρό μυελό των οστών από τη χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου στο αίμα (υποξαιμία).
Αιμοσφαιρίνη και Υψόμετρο
Αιμοσφαιρίνη και Υψόμετρο
Αιμοσφαιρίνη και Άσκηση Είναι επίσης γνωστό πως υπάρχει αύξηση της συγκέντρωσης της αιμοσφαιρίνης (όχι όμως και η ποσότητα της) και κατά την διάρκεια της άσκησης. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό φεύγει από τα αιμοφόρα αγγεία και περνά στον ιδρώτα - αιμοσυμπύκνωση
Αιμοσφαιρίνη και Άσκηση Η μεταβολή της τιμής αιμοσφαιρίνης διαρκεί το πολύ μια ώραμετάτηνάσκησηκαιμετά επανέρχεται στα αρχικά επίπεδα. Αυτή η μεταβολή της τιμής της αιμοσφαιρίνης την κάνει χρήσιμη για τον υπολογισμό της μεταβολής τουόγκουτουαίματος
Υπολογισμός μεταβολής όγκου του αίματος Αρχική τιμή Hb = 14,6 gr/dl Τιμή Hb μετά την άσκηση = 15,2 gr/dl Όγκος του αίματος μετά την άσκηση = 14,6 / 15,2 = 0,96 Ο όγκος του αίματος είναι 96 % (0,96 x 100) του όγκου σε ηρεμία Αιμοσυμπύκνωση κατά 4% (100% - 96% = 4%)
Μεταβολές στον όγκο του πλάσματος Για αυτό τον υπολογισμό θα πρέπει να λάβουμε υπόψη όχι μόνο τη μεταβολή του όγκου του αίματος αλλά και τη μεταβολή του όγκου των κυττάρων του αίματος. Θεωρώντας τη μεταβολή του όγκου των ερυθροκυττάρων (που είναι και η πλειονότητα των κυττάρων του αίματος) αντιπροσωπευτική της μεταβολής και του όγκου των άλλων κυττάρων φτάνουμε στο μαθηματικό τύπο για τον υπολογισμό της μεταβολής του όγκου του πλάσματος
Υπολογισμός της μεταβολής του όγκου του πλάσματος Όγκος πλάσματος μετά = Hb πριν x (100-Hct μετά) Όγκος πλάσματος πριν Hb μετά (100-Hct πριν) Όγκος πλάσματος πριν = 1 Hb = αιμοσφαιρίνη Hct = αιματοκρίτης
Αρκετές εργασίες έχουν δείξει ότι η επίδραση της οξείας άσκησης είναι να μεταβάλλεται ο όγκος του πλάσματος (Kargotich et al. 19970). Γι αυτό είναι απαραίτητο όταν γίνονται ερευνητικές εργασίες όπου αξιολογούνται οι επιδράσεις της οξείας άσκησης σε βιοχημικές παραμέτρους είναι απαραίτητο να εξετάζονται οι μεταβολές στον όγκο του πλάσματος και να γίνονται οι ανάλογες προσαρμογές στις τιμές
Αναιμία Κατάσταση κατά την οποία ο αιματοκρίτης και η αιμοσφαιρίνη είναι κάτω από τα αντίστοιχακάτωόριααναφοράς. Κληρονομικοί παράγοντες Διατροφικοί παράγοντες
Κληρονομικοί παράγοντες Οι κληρονομικοί παράγοντες έχουν να κάνουν με την γενετική καταβολή που έχει ένα άτομο για την ανάπτυξη αναιμίας Μεσογειακή αναιμία Δρεπανοκυτταρική αναιμία
Μεσογειακή αναιμία Η Μεσογειακή αναιμία, είναι μια μορφή αναιμίας, που οφείλεται σε αδυναμία παραγωγής φυσιολογικών μορίων αιμοσφαιρίνης, λόγω βλάβηςτουγονιδίουπου ελέγχει την παραγωγή της. Η Μεσογειακή αναιμία υπάγεται στις κληρονομικές νόσους γιατί, η βλάβη οφείλεται σε διαταραχή κάποιου γονιδίου, το οποίο μπορεί να μεταβιβαστεί από γενιά σε γενιά.
Ετεροζυγώτης της μεσογειακής αναιμίας Όταν σ' ένα άτομο το 1 από τα 2 γονίδια που ελέγχουν την παραγωγή των β-αλυσίδων, είναι διαταραγμένο, ενώτοάλλολειτουργείκανονικά, το άτομο καλείται ετεροζυγώτης της μεσογειακής αναιμίας. Η διαταραχή αυτή, έχει σαν συνέπεια να μην παράγεται η κανονική ποσότητα της αιμοσφαιρίνης που απαιτείται, αλλά μειωμένη. Το γεγονός αυτό δεν δημιουργεί ανωμαλίες στη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού.
Χαρακτηριστικά ετεροζυγών ατόμων με β-μεσογειακή αναιμία Είναι άτομα που παράγουν μικρότερη ποσότητα αιμοσφαιρίνης από την κανονική, δεν εμφανίζουν συμπτωματολογία και χαρακτηρίζονται ως υγιή. Είναι δυνατόν να μεταβιβάσουν τη γονιδιακή διαταραχή στα παιδιά τους Μπορούν να γίνουν εθελοντές αιμοδότες, εφόσον πληρούν τα κριτήρια που απαιτούνται γιαναδώσεικανείςαίμα.
Χαρακτηριστικά ετεροζυγών ατόμων με β-μεσογειακή αναιμία Οι ετεροζυγώτες ή φορείς της β-μεσογειακής αναιμίας (β- ΜΑ) δεν έχουν καμιά σχέση με τους φορείς του AIDS ή της ηπατίτιδας. Ο συγχεόμενος όρος φορέας, έχει να κάνει με την έννοια ότι το άτομο αυτό, μεταφέρει μια γονιδιακή διαταραχή που μπορεί να μεταβιβαστεί από γενιά σε γενιά, και δεν έχει να κάνει με τη μόλυνση ή μετάδοση κάποιας νόσου. Για την αποφυγή αυτής της σύγχυσης σήμερα καθιερώνεται όλο και περισσότερο ο όρος ετεροζυγώτης της β-μα, για να δηλώσει την ετερόζυγη κατάσταση της νόσου, και όχι οι όροι φορέας ή στίγμα που άστοχα μέχρι σήμερα χρησιμοποιούνται.
Πιθανότητες εμφάνισης μεσογειακής αναιμίας
Τι καλείται ομοζυγώτης ή πάσχοντας από Μεσογειακή αναιμία; Oταν σ' ένα άτομο και τα 2 γονίδια που ελέγχουν την παραγωγή των β-αλυσίδων είναι διαταραγμένα, τότε το άτομο αυτό καλείται ομοζυγώτης της β-μα. Η διαταραχή αυτή έχει σαν αποτέλεσμα τη μη παραγωγή ή την παραγωγή μικρής ποσότητας αιμοσφαιρίνης σε σχέση με αυτή που απαιτείται. Αποτέλεσμα της σοβαρής αυτής κατάστασης είναι η διατάραξη της φυσιολογικής λειτουργίας του οργανισμού και η κλινική έκφραση της νόσου.
Χαρακτηριστικά ομοζυγών ατόμων με β-μεσογειακή αναιμία Είναι άτομα που δεν παράγουν ή παράγουν μικρή ποσότητα αιμοσφαιρίνης, εμφανίζουν συμπτώματα και χαρακτηρίζονται ως πάσχοντα. Πάντοτε μεταβιβάζουν την γονιδιακή διαταραχή στα παιδιά τους Δεν μπορούν να γίνουν εθελοντές αιμοδότες. Οι ομοζυγώτες ή πάσχοντες από Μ.Α. που ακολουθούν τη διεθνώς εγκεκριμένη θεραπεία που τους εξασφαλίζει την αποτροπή κάποιων συνεπειών στην υγεία τους, δε διαφέρουν ούτε υστερούν σε κανένα τομέα λειτουργικότητας, από τα υπόλοιπα μέλη της κοινωνίας μας.
Πιθανότητες εμφάνισης μεσογειακής αναιμίας
Παθοφυσιολογικές συνέπειες της νόσου Οι κύριες παθοφυσιολογικές συνέπειες που χαρακτηρίζουν τα ομόζυγα άτομα, είναι αποτέλεσμα της πρωτογενούς βλάβης, που δεν είναι άλλη από τη μειωμένη παραγωγή αιμοσφαιρίνης, λόγω αδυναμίας παραγωγής των β-αλύσεων αυτής.
Παθοφυσιολογικές συνέπειες της νόσου Μειωμένη πρόσληψη, μεταφορά και απόδοση οξυγόνου στους ιστούς και κατά συνέπεια τη σοβαρή αυτή κατάσταση που χαρακτηρίζεται ως υποξία των ιστών. Καταστροφή των ερυθρών λόγω της συγκέντρωσης πολλών α- αλύσεων (που περισσεύουν) μέσα στο ερυθρό, αφού δεν υπάρχουν οι β-αλυσίδες για να ενωθούν. Η συσσώρευση αυτή των α- αλυσίδων, αλλοιώνει μορφολογικά και λειτουργικά το ερυθρό κύτταρο, με αποτέλεσμα να έχουμε λόγω της πρόωρης καταστροφής τους, μείωση του αιματοκρίτη και κλινικά σημεία και συμπτώματα αναιμίας. Αύξηση του σιδήρου στον οργανισμό, ο οποίος απελευθερώνεται από τον μεγάλο αριθμό ερυθρών που προσλαμβάνονται από τις μεταγγίσεις και καταστρέφονται. Ο σίδηρος αυτός εναποτίθεται στα ζωτικά όργανα, αφού δεν υπάρχει μηχανισμός από τον οργανισμό να απομακρύνει το πλεόνασμα, και έτσι δημιουργείται η σοβαρή αυτή κατάσταση που λέγεται αιμοσιδήρωση των οργάνων.
Δρεπανοκυτταρική αναιμία Πρόκειται για βαριά αιμολυτική αναιμία η οποία έχει από την παιδική ηλικία σοβαρές επιπτώσεις σε πολλά όργανα και συστήματα, αλλά και στην ανάπτυξη του οργανισμού. Επιπρόσθετα οι ασθενείς εμφανίζουν "κρίσεις πόνου" και συχνές μολύνσεις. Οι ασθενείς χρειάζονται συνεχή ιατρική παρακολούθηση, συχνές επισκέψεις στα Επείγοντα Τμήματα των νοσοκομείων, ενώ εμφανίζουν μειωμένο όριο ζωής. Αιτία της ασθένειας είναι η παθογόνος (σημειακή) μετάλλαξη στο γονίδιο της β- σφαιρίνης.
Ετεροζυγώτες δρεπανοκυτταρικής αναιμίας Εξετάστηκε η συχνότητα της εμφάνισης των ετεροζυγωτών αθλητών της Ακτής του Ελεφαντοστού για την περίοδο 1956-1995 και βρέθηκε πως το 34% των πρωταθλητών ήταν ετεροζυγώτες της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας χωρίς εμφάνιση α-μεσογειακής αναιμίας (Bile et al. 1998). Οι 34 αθλητές είχαν κερδίσει 78 τίτλους (24.5%) και δημιουργήσει 37 εθνικά ρεκόρ (43.5%), στα αγωνίσματα των ρίψεων και των αλμάτων. Το ποσοστό των ετεροζυγωτών αθλητών ήταν μεγαλύτερο από αυτό του γενικού πληθυσμού (12.0%) Οι άλτριες του ύψους και οι άνδρες σφυροβόλοι παρουσίασαν τα υψηλότερα ποσοστά ετεριοζυγωτών (90.9% και 87.5%, αντίστοιχα). Επιπρόσθετα, οι κάτοχοι των εθνικών ρεκόρ, ένας άνδρας και μια γυναίκα ήταν επίσης ετεροζυγώτες. Τα αποτελέσματα αυτής εργασίας υποδεικνύουν πως οι ετεροζυγώτες μπορεί να έχουν καλύτερη προδιάθεση για καλύτερες επιδόσεις σε αναερόβια αθλήματα. Στα ίδια συμπεράσματα κατέληξε και μια άλλη πιο πρόσφατη εργασία που εξέτασε τη συχνότητα εμφάνισης αυτής της κατάστασης σε Γάλλους αθλητές από τις Δυτικές Ινδίες (Marlin et al. 2005)
Άσκηση και αναιμία Διατρέχουν οι αθλητές μεγαλύτερο κίνδυνο για την εμφάνιση αναιμίας; Αν και υπάρχουν περιπτώσεις αθλητών που διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο εμφάνισης χαμηλότερης τιμής αιμοσφαιρίνης και αιματοκρίτη, σε προπονημένους αθλητές αυτό το φαινόμενο αποκαλείται φαινόμενο αιματαραίωσης
Αιματαραίωση Αύξηση του όγκου του πλάσματος, που ακολουθεί την αιμοσυμπύκνωση και αποτελεί μια από τις προσαρμογές του οργανισμού στη συστηματική προπόνηση, εξαφανιζόμενη 3-5 ημέρες μετά τη διακοπή της προπόνησης. Η αιματαραίωση δεν επηρεάζει την ικανότητα μεταφοράς του οξυγόνου, αφού δεν επηρεάζει τη συνολική ποσότητα των ερυθροκυττάρων. Ένας όρος ο οποίος έχει προταθεί για την αναιμία που οφείλεται στην αιματαραίωση είναι αυτός της ψευδοαναιμίας Ίσως αυτό το φαινόμενο να μην είναι και τόσο πολύ εμφανές όσο έχει παρουσιαστεί
Θέματα προς εφαρμογή - Προσδιορισμός αιμοτοκρίτη πριν και μετά από άσκηση μέτριας έντασης και μακράς χρονικής διάρκειας (60 λεπτά, 60 70% VO2max) Στο συγκεκριμένο πείραμα θα λάβουν μέρος δύο νεαροί φοιτητές. Η άσκηση που θα πραγματοποιήσουν θα είναι τρέξιμο στο δαπεδοεργόμετρο (Quinton). Η ένταση αυτής θα είναι 60 70% της VO2max και η διάρκεια 60 λεπτά. Στους συμμετέχοντες θα τοποθετηθεί polar tester ώστε μέσω της τηλεμετρίας να προσδιορίζεται η καρδιακή συχνότητα σε όλη τη διάρκεια της άσκησης. Με τον τρόπο αυτό θα μπορούν να γίνονται προσαρμογές στην ταχύτητα ώστε η καρδιακή συχνότητα να βρίσκεται συνεχώς μέσα στα προκαθορισμένα όρια. Ο έλεγχος της καρδιακής συχνότητας θα γίνεται κάθε πέντε λεπτά και αν χρειάζεται, θα αυξάνεται ή θα μειώνεται. Κατά τη διάρκεια της άσκησης ο ένας από τους δύο συμμετέχοντες μόνο θα προσλαμβάνει υγρά ενώ ο άλλος δεν θα λάβει καθόλου υγρά μέχρι το τέλος της άσκησης. Πριν την έναρξη και μετά το τέλος της άσκησης θα πραγματοποιηθεί αιμοληψία για να προσδιοριστεί η τιμή του αιματοκρίτη.
Βιοχημικές Μετρήσεις Η μέτρηση του αιματοκρίτη θα γίνει με τη μέθοδο του μικροαιματοκρίτη. Όλες οι μετρήσεις θα πραγματοποιηθούν εις διπλούν και ο μέσος όρος αυτών θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων. Σύμφωνα με τη μέθοδο, μία ποσότητα αίματος θα τοποθετηθεί σε ένα τριχοειδές φιαλίδιο και το ένα άκρο του θα σφραγιστεί με πλαστελίνη. Στη συνέχεια το τριχοειδές θα φυγοκεντρηθεί για πέντε λεπτά με μία ταχύτητα 12.500 περιστροφών το λεπτό. Μετά το πέρας της φυγοκέντρησης θα υπολογιστεί η αναλογία των ερυθρών αιμοσφαιρίων προς το ολικό αίμα για να προσδιοριστεί η τιμή του αιματοκρίτη.
Θέματα προς εφαρμογή - Προσδιορισμός αιμοσφαιρίνης πριν και μετά από άσκηση μέτριας έντασης και μακράς χρονικής διάρκειας (60 λεπτά, 60 70% VO2max) Στο συγκεκριμένο πείραμα θα λάβουν μέρος δύο νεαροί φοιτητές. Η άσκηση που θα πραγματοποιήσουν θα είναι τρέξιμο στο δαπεδοεργόμετρο (Quinton). Η ένταση αυτής θα είναι 70 75% της Μέγιστης Καρδιακής Συχνότητας (ΜΚΣ) και η διάρκεια 60 λεπτά. Στους συμμετέχοντες θα τοποθετηθεί polar tester ώστε μέσω της τηλεμετρίας να προσδιορίζεται η καρδιακή συχνότητα σε όλη τη διάρκεια της άσκησης. Με τον τρόπο αυτό θα μπορούν να γίνονται προσαρμογές στην ταχύτητα ώστε η καρδιακή συχνότητα να βρίσκεται συνεχώς μέσα στα προκαθορισμένα όρια. Ο έλεγχος της καρδιακής συχνότητας θα γίνεται κάθε πέντε λεπτά και αν χρειάζεται, θα αυξάνεται ή θα μειώνεται. Κατά τη διάρκεια της άσκησης ο ένας από τους δύο συμμετέχοντες μόνο θα προσλαμβάνει υγρά ενώ ο άλλος δεν θα λάβει καθόλου υγρά μέχρι το τέλος της άσκησης. Πριν την έναρξη και μετά το τέλος της άσκησης θα πραγματοποιηθεί αιμοληψία για να προσδιοριστεί η τιμή της αιμοσφαιρίνης.
Βιοχημικές Μετρήσεις Οι μετρήσεις θα πραγματοποιηθούν εις διπλούν και ο μέσος όρος αυτών θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων. Μία ποσότητα αίματος 10μl θα τοποθετηθεί σε ένα φιαλίδιο όπου υπάρχουν 5 ml συγκεκριμένου διαλύματος και στη συνέχεια το φιαλίδιο αυτό θα τοποθετηθεί σε υδατόλουτρο με θερμοκρασία 37 C όπου θα παραμείνει για δέκα λεπτά. Έπειτα, το διάλυμα αυτό θα μεταφερθεί σε ειδική κιουβέτα και θα τοποθετηθεί στο φασματοφωτόμετρο από όπου θα πάρουμε την τιμή της αιμοσφαιρίνης. Πριν τη μέτρηση, θα μηδενίσουμε την ένδειξη του φασματοφωτόμετρου τοποθετώντας σε αυτό ίδια ποσότητα από το συγκεκριμένο διάλυμα, χωρίς να περιέχει ποσότητα αίματος.
Θέματα προς συζήτηση Παίρνοντας τις τιμές της αιμοσφαιρίνης υπολογίστε τη μεταβολή στον όγκο του αίματος Παίρνοντας τις τιμές του αιματοκρίτη και της αιμοσφαιρίνης υπολογίστε τη μεταβολή στον όγκο του πλάσματος
Βιβλιογραφία Βιοχημεία της άσκησης, Β.Κ. Μούγιου, 3η έκδοση, 2002, Σελίδες 265-298. Kargotich S, Goodman C, Keast D, Fry RW, Garcia-Webb P, Crawford PM, Morton AR. Influence of exercise-induced plasma volume changes on the interpretation of biochemical data following high-intensity exercise. Clin J Sport Med. 1997 Jul;7(3):185-91. Bile A, Le Gallais D, Mercier J, Bogui P, Prefaut C. Sickle cell trait in Ivory Coast athletic throw and jump champions, 1956-1995. Int J Sports Med. 1998 19(3):215-9. Marlin L, Etienne-Julan M, Le Gallais D, Hue O. Sickle cell trait in French West Indian elite sprint athletes. Int J Sports Med. 2005 26(8):622-5.