МЕДИКО-
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

Abstract

FORECAST OF INFECTIONS DISEASES IN SKILLED SKI CROSS-COUNTRY COMPETITORS ON BASIS OF EVALUATION THEIR IMMUNOLOGICAL STATUS' EVALUATION

D.A. Dyatlov, doctor of biology

Ural state academy of physical culture

Key words: ski cross-country competitors, immunodeficiency, infections morbidity, mathematical model, forecasting.

The elaboration of the infections diseases individual forecasting's mathematical model on the base of immunological reactivity's of elite skiers study was the purpose of this investigation.

147 skiers of the higher qualification acted as subjects. Immunological check-ups were held with a help of methodics elaborated by B.H. Park, S.M. Fikring, M. Jondal, G. Holm, H. Wigzell and by G. Mancini in A.A. Tikhomirov's modification.

As a result of this research it had become possible to conclude that the immunodeficiency, in athletes is characterized by the disfunction of professional phagocytes. It is reflected in decreasing of the neutrophils' induced chemiluminescene, in lowering of the lyzosomal activity and in arising of the oxygen-depending cytotoxicity of monocites and neutrophils. The last is more expressed in the athletes from the group of "realized" risk, than in the athletes from the group of "unrealized" risk of infections's development.

The offered mathematical model, elaborated on the basis of regressional analysis allows to forecast the individual development of infections deseases in ski cross-country competitors with a high degree of probability.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ У КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ ЛЫЖНИКОВ-ГОНЩИКОВ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ИММУННОГО СТАТУСА

Кандидат биологических наук Д.А. Дятлов Уральская академия физической культуры

Ключевые слова: лыжники-гонщики, иммунодефицит, инфекционная заболеваемость, математическая модель, прогнозирование.

Введение. Выполнение высоких тренировочных и соревновательных нагрузок, характерных для спорта высших достижений, часто вызывает нарушение функционирования системы иммунитета. возникновение инфекционных заболеваний, ведущих в конечном итоге к "срыву" адаптации [5, 6]. Последнее приводит к прерыванию тренировочного процесса, снижению надежности и результативности тренировочной и соревновательной деятельности. Эти нарушения наиболее выражены у представителей зимних и циклических видов спорта, тренирующихся на выносливость, заболеваемость которых увеличивается по мере роста спортивного мастерства и особенно высока в состоянии готовности к эффективной реализации высокого двигательного потенциала в соревновательном периоде [7].

В этой связи актуальной проблемой является оценка и прогнозирование различных состояний у спортсменов на ранних стадиях развития, когда еще не развилось какое-либо конкретное заболевание [1]. Решение данной проблемы позволит не только прогнозировать патологические и предпато-логические состояния, но и своевременно проводить профилактические мероприятия по нормализации иммунитета, что обеспечит больший эффект тренировочной и соревновательной деятельности.

Цель настоящего исследования - разработка, построение и практическая реализация математической модели индивидуального прогнозирования инфекционных заболеваний на основе изучения иммунологической реактивности у квалифицированных лыжников-гонщиков в начале соревновательного периода.

Материалы и методика исследования. Исследования были проведены в три этапа. На первом (1988-1991 гг.) у 85 лыжников-гонщиков (65 - перворазрядники и кандидаты в мастера спорта, 20 - мастера спорта и мастера спорта международного класса) регистрировались характер и частота случаев заболеваний на этапах годичного цикла подготовки (ГЦП). Аналогичным образом наблюдалась группа сравнения, которую составили 14 человек, ранее активно занимавшихся спортом. Случаи возникновения заболеваний у обследуемых фиксировали в специально разработанной карте только после постановки диагноза врачом команды.

На втором этапе (1991-1992 гг.) скомплектована опытная группа (38 квалифицированных лыжников-гонщиков), которая в начале соревновательного периода (декабрь - январь) была полностью иммунологически обследована. У спортсменов были проанализированы клинические и иммуноло-гические показатели, в зависимости от того, развились или нет у них инфекционные заболевания на данном этапе ГЦП. Было установлено, что у 7 спортсменов, главным образом на третий и пятый дни после иммунологических обследований, возникли инфекционные заболевания (у 5 - острая респираторная вирусная инфекция - ОРВИ и у 2 - ангина), поэтому данные спортсмены составили группу "реализованного" риска. Эта группа была использована для разработки математической модели прогноза. У 31 спортсмена на протяжении всего этапа (декабрь - январь) инфекционных заболеваний отмечено не было, и они были включены в группу "нереализованного" риска. На данном этапе у 7 спортсменов группы "реализованного" риска, находящихся в "здоровом" состоянии, повторно проведены иммунологические обследования.

На третьем этапе (1992-1993 гг.) в начале соревновательного периода (декабрь - январь) на контрольной группе, состоящей из 24 квалифицированных лыжников-гонщиков, с помощью разработанной математической модели проверялась точность прогноза развития инфекционных заболеваний.

Иммунологические обследования проводились в условиях относительно полного восстановления (после 2-3 дней активного отдыха), всегда в одно и то же время - утром. Кровь бралась из локтевой вены натощак.

Моноциты (мн) и нейтрофилы (нф) периферической крови получали центрифугированием на двойном градиенте плотности фиколл-верографина [16]. Для оценки функциональной активности фагоцитов исследовали уровень спонтанной и латексиндуцированной люминолзависимой хеми-люминесценции (СХЛ и ИХЛ нф) [4]; внутриклеточный кислородзависимый метаболизм - с помощью НСТ-теста [15]; лизосомальную активность (ЛА) [11, 12]; активность и интенсивность фагоцитоза (АФ) и (ИФ) частиц латекса [10];

количество Т- и В-лимфоцитов определяли с помощью спонтанного розеткообразования [13];

концентрацию иммуноглобулинов G, М, А в сыворотке крови исследовали по методу G. Mancini (1965) в модификации А-А.Тихомирова (1977).

Статистическая обработка результатов исследования проводилась на IBM PC/AT с помощью пакета прикладных программ "Statgraphics" (США). Достоверность различий по числу случаев возникновения инфекционных заболеваний между лыжниками-гонщиками и группой контроля на этапах ГЦП определяли по методу углового преобразования Фишера [2].

Результаты и обсуждение. Анализ заболеваемости в течение ГЦП показал, что у квалифицированных лыжников-гонщиков основными заболеваниями являются ОРВИ и ангина. Их пик приходится на начало соревновательного периода (декабрь - январь), когда отмечено 20 случаев заболеваний. 16 случаев приходится на ОРВИ и 4 - на заболевание ангиной. Это составляет 66,6% от общего числа обследованных на данном этапе спортсменов.

В группе сравнения отмечено два случая заболеваний ОРВИ (14,2% от общего числа обследованных). Различия по числу случаев возникновения инфекционных заболеваний у лыжников-гонщиков по отношению к группе сравнения в начале соревновательного периода были статистически достоверными, на остальных этапах ГЦП эти различия были несущественными (табл. 1).

Из представленного материала видно, что высокий уровень заболеваемости у лыжников-гонщиков в течение годичного цикла, и особенно на этапе начальных стартов (декабрь - январь), не был связан с эпидемией, а являлся следствием включения значительных по объему и интенсивности нагрузок с выраженным психоэмоциональным напряжением.

Поставленная цель исследования, проведение клинических и иммунологических обследований 38 лыжников-гонщиков в начале соревновательного периода и разделение их на группы "реализованного" и "нереализованного" риска явились исходной операцией в построении математической модели-прогноза инфекционных заболеваний.

Следующим шагом в этом направлении было определение информативных иммунологических показателей для построения модели-прогноза. Из 15 иммунологических показателей с помощью непараметрического критерия (U) Вилкоксона-Манна-Уитни (так как малый объем выборок не позволял оценить параметры нормального распределения и установить различия между ними) были получены 5 наиболее информативных показателей. По ним спортсмены из группы "реализованного" риска существенно (при уровне значимости 5%) отличались от спортивной группы "нереализованного" риска (табл. 2). Необходимо отметить, что использованные нами для построения математической модели иммунологические тесты широко применяются во врачебной практике. Известно их применение для диагностики иммунодефицитных состояний, для прогноза перехода острой инфекции в хроническую [8]. Такие иммунологические показатели, как индекс ИХЛнф, лизосомальная и НСТ-восстанавливаюшая активность мн и нф, использовались ранее [3] для оценки уже возникшего инфекционного заболевания. Для целей прогнозирования развития инфекционного процесса у здоровых людей, в частности у спортсменов, эти тесты ранее не применялись.

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что инфекционные заболевания у спортсменов развивались на фоне выраженной дисфункции иммунной системы, а различия средних величин между группами "реализованного" и "нереализованного" риска позволили судить лишь об общих закономерностях в изменении иммунитета

Таблица 1 Динамика основных заболевании у лыжников-гонщиков на этапах ГЦП

Примечание. n - общее число обследованных на этапах и в контрольной группе по горизонтали верхняя цифра - число заболевании на этапах нижняя - процент от общего числа обследованньх на этапе - (р < 0 05) достоверно по отношению к контрольной группе

у лыжников-гонщиков, в зависимости от того, разовьется у них инфекционное заболевание или нет. Полученные результаты не решали проблемы индивидуального прогнозирования инфекционных заболеваний у каждого спортсмена.

Для этой цели мы использовали метод регрессионного анализа, в котором, оперируя полученными данными, можно дать количественную оценку характера и достоверности соотношения переменных. Математическая модель прогноза проектировалась с учетом результатов иммунологи-ческого обследования 14 спортсменов, которые были "здоровыми" или находились в предболезнен-ном состоянии. Данное условие необходимо потому, что результаты пяти информативных иммуннологических показателей у этих спортсменов в "здоровом" и прелболезненном состояниях статистически различаются.

В результате математических расчетов было получено уравнение регрессии (1), наиболее адекватно описывающее полученные данные, в котором значения зависимой и независимых переменных измеряются в натуральных значениях:

НСТнф(У) = -0,002.

ИХЛнф-0,128-ЛАмн+0,018-ЛАнф+1,09-НСТмн.(1) Критериями адекватности уравнения служат - критерий Фишера (F)=324 и коэффициент детерминации (R)=0,999. Основные статистические параметры коэффициентов уравнения регрессии представлены в табл. 3.

Из материалов табл. 3 видно, что коэффициенты ЛАмн и НСТмн при уровне значимости 5% будут значимыми, а остальные коэффициенты регрессии незначимыми. Поэтому с учетом различий коэффициентов по уровню значимости уравнение регрессии будет иметь следующий вид:

НСТнф = 1,09-НСТмн-0,128-ЛАмн. (2) Полученная регрессионная модель (2) будет верна при условии, если значения зависимых переменных будут соответствовать следующим границам:

НСТмн - [38 - 92], % ЛАмн [28 - 210], усл. ед. В том случае, когда значения экспериментальных данных не соответствуют указанным границам зависимых переменных, адекватность уравнения регрессии не гарантируется. Пороговое значение для критерия НСТнф(У), равное 70%, находили из полученных экспериментальных данных с помощью метода Вальда-Вольфовица [2], при котором у спортсменов наиболее часто возникали инфекционные заболевания. Технология прогноза инфекционных заболеваний осуществляется следующим образом: у спортсменов, имеющих по результатам уравнения регрессии расчетное значение НСТнф(У) меньше 70%, не прогнозируют развитие инфекционных заболеваний и относят их к "здоровым", а у спортсменов, имеющих расчетное значение НСТнф(У) больше 70%, с определенной вероятностью прогнозируют развитие инфекционных заболеваний.

Точность прогноза развития инфекционных заболеваний у спортсменов в начале соревновательного периода (декабрь - январь) устанавливалась на контрольной группе, состоящей из 24 человек, которые в этот период активно тренировались. В данной группе с помощью разработанной математической модели у 6 спортсменов прогнозировали развитие инфекционной заболеваемости. Прогноз подтвердился. У 16 спортсменов возникновение инфекции не прогнозировали, и прогноз также подтвердился, и лишь в двух случаях (в одном случае при прогнозе инфекции и в другом при прогнозе здорового состояния) прогноз не подтвердился. В итоге вероятность прогноза инфекционных заболеваний улыжников-гонщиков с помощью предлагаемой математической модели составила 92%. Следовательно, разработанная математическая модель позволяет выявить продро-мальные изменения в организме спортсмена за 3-5 дней до начала заболевания и с вероятностью 92% прогнозировать развитие инфекции.

Практическое применение математической модели прогнозирования инфекционных заболеваний у спортсменов проиллюстрируем следующим примером.

У спортсмена Л. 18 лет в начале соревновательного периода (декабрь - январь) в крови определяют НСТмн=80% и ЛАмн=44 усл.ед., а третий иммунологический показатель НСТнф(У) получают расчетным путем, при решении уравнения регрессии. Подставив полученные значения в уравнение регрессии (2), будем иметь:

НСТнф(У) = 1,09-80-0,128-44 = 82%.

Таблица 2. Сравнительная характеристика показателей периферической крови у лыжников-гонщиков с "реализованным" и "нереализованным" риском развития инфекционных заболеваний (М ± m)

* -достоверность различий от данных группы "реализованного" риска (р < 0,05)

В результате получили расчетное значение НСТнф, равное 82%, что больше порогового, которое равно 70%. Это позволило прогнозировать развитие у спортсмена Л. инфекционного заболевания. Через 4 дня у него развилась ОРВИ.

Таблица 3. Статистические параметры коэффициентов регрессии

* - достоверные коэффициенты при р < 0,005.

Выводы:

1. Иммунодефицит, на фоне которого у спортсменов развиваются инфекционные заболевания, характеризуется дисфункцией профессиональных фагоцитов (снижением индекса индуцированной хемилюминесценции нейтрофилов, уменьшением лизосомальной активности и повышением кислородзависимой цитотоксичности моноцитов и нейтрофилов). Она более выражена у спортсменов из группы "реализованного" риска, чем у спортсменов из группы "нереализованного" риска по развитию инфекции.

2. Математическая модель, разработанная на основе регрессионного анализа, позволяет в начале соревновательного периода (декабрь - январь) индивидуально прогнозировать с высокой степенью вероятности развитие инфекционных заболеваний у лыжников-гонщиков.

Литература

1. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. - М.: Медицина, 1979.

2. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. - Л.: Медицина, 1978.

3. Долгушина В.Ф. Диагностика, профилактика и лечение генитальной инфекции у беременных женщин (клинико-иммунологическое исследование): Докт. дис. Харьков, 1991.

4. Зурочка А.В., Долгушин И.И., Власов А.В. и др. Изучение латекс-индуцированной люминолзависимой хемилюминесценции нейтрофилов //Лабораторное дело. 1989, № 2, с. 32-35.

5. Суздальницкий Р.С., Левандо В.А., Першин Б.Б. и др. Временный иммунодефицит, вызванный чрезмерно большими физическими и эмоциональными нагрузками //Теория и практика физической культуры. 1989, № 2, с. 4-7.

6. Суздальницкий Р.С., Левандо В.А., Кассиль Г.Н. и др. Стрессорные и спортивные иммунодефицита у человека //Теория и практика физической культуры. 1990, № 6, с. 9-16.

7. Суркина И.Д., Орлова З.С. и др. Гуморально-гормональная регуляция энергетического метаболизма в спорте: Тез. докл. Всесоюзн. научи, конф. 21-24 ноября. М., 1983, с. 97.

8. Телешова Л.Ф. Показатели иммунитета в прогнозировании и профилактике воспалительных постабортных осложнений: Канд. дис. Челябинск, 1990.

9. Тихомиров А.А. Модификация метода Mancini для количественного определения иммуноглобулинов //Лабораторное дело. 1977, № 1, с. 45-47.

10. Фрейдлин И.С., Немировский С.В., Рудакова Т.А. Некоторые морфологические и функциональные характеристики моноцитов периферической крови человека, культивируемых in vitro //Факторы естественного иммунитета при различных физиологических и патофизиологических состояниях. Омск, 1976, вып. 4, с. 13-14. -

11. Фрейдлин И.С., Залевская А.Г., Кравцов В.Д. Уровень содержания лизосом в мононуклеарных фагоцитах как показатель функциональной активности //Структура и функции лизосом: Тез. докл. Всесоюзн. симп. Новосибирск, 1980, с. 182-183. -

12. Эберт Л.Я., Марачев С.И., Чукичев А.В. и др. Модификация метода изучения функциональной активности моноцитов периферической крови человека, культивируемых in vitro. //Лабораторное дело. 1983, № 2, с. 26-29.

13. Jondel M., Holm G., Wigzell H. Surface markers on human T- and B-limphocytes l.A. large population of lymphocytes forming nonimmune rosettes with sheep red blood alls //J. Exp. Med. 1972, vol. 136, No 1, p. 207-215.

14. Mancini G., Carbonara A.O., Heremans J.F. Immunochemical guantitation of antigens by single radial immunoduTusion. - Immunochem., 1965, vol. 2, No 3, p. 235-254.

15. Park B.H., Fikring S.M. Infection and nitroblue - tetrazolium reduction by neutrophils: 3 diagnostic act //Lancet. 1968, vol. 11, p. 532-534.

16. Wong L., Wilson R. The identification of F0 and С3 receptors on human neutrophils //1. Immunol. Met. 1975, vol. 7, p. 69-76.

Поступила в редакцию 08.12.94

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!