CC BY
54
МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА
Вестн. Ом. ун-та. 2GG7. № 1. С. 19-22.
УДК 543.42
Е.В. Бескровная, А.В. Глотов, Е.Ю. Мосур,
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского
С.В. Добрых, Р.А. Фирстова
ГП санаторий-профилакторий «Коммунальник», Омская область
ОСОБЕННОСТИ
ГАЗОВОГО СОСТАВА ГЕМОГЛОБИНА У БОЛЬНЫХ ДИСПЛАЗИЕЙ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
Unique method of simultaneous determination of hemoglobin derivative contents is under consideration.
Введение
Газовый состав гемоглобина, характеризующийся содержанием его производных, является одной из составляющих правильного диагностирования текущего состояния пациента и последующего прогноза развития критических состояний. К сожалению, подавляющее большинство российских клиник из-за отсутствия необходимой методологической и приборной базы для определения основных производных гемоглобина вынуждено ограничиваться лишь определением общей концентрации гемоглобина. В лаборатории биофизики Омского государственного университета разработан не имеющий аналогов метод одновременного определения содержания производных гемоглобина: оксигемоглобина (НЬ02), дезоксигемоглобина (НЬ), карбоксигемоглоби-на (НЬСО), метгемоглобина (МеШЬ) и нитрозилгемоглобина (НЬЫО) [1]. Результаты нового метода подтверждены сравнением с данными независимых методов [2].
Дисплазия соединительной ткани (ДСТ) - группа генетически гетерогенных и клинически полиморфных патологических состояний, объединенных нарушением формирования соединительной ткани в эмбриональном и постнатальном периодах. Генетическая неоднородность данной патологии определяет широкий диапазон ее клинических вариантов - от известных генных синдромов (Марфана, Элерса-Данлоса) до многочисленных недифференцированных (несиндромных) форм с мультифакторными механизмами развития [3-5]. У больных ДСТ зачастую выявляются нарушения функции внешнего дыхания, гемодинамические расстройства, что должно находить отражение в содержании производных гемоглобина. Поэтому целью настоящей работы является количественный анализ производных гемоглобина у группы больных ДСТ с последующим статистическим сравнением с контрольной группой (практически здоровые лица того же возраста).
© Е.В. Бескровная,А.В. Глотов, Е.Ю. Мосур, С.В. Добрых, Р.А. Фирстова, 2007
Методы и материалы
Обследовано 117 больных с недифференцированной патологией соединительной ткани с разнообразными локомоторными и локомоторно-висцеральными проявлениями. Средний возраст обследованных лиц составил 12,5±1,22 лет. Контрольную группу составили 38 практически здоровых лиц того же возраста и пола без признаков костно-мышечной дисплазии, не имеющих отягощенного наследственного анамнеза. Всем больным проведен комплекс общеклинических обследований, включающий расспрос больного, общий осмотр; аппаратные (электрокардиография, эхокардиография, спирография, рентгенография, ультразвуковые методы обследования) и биохимические исследования.
Исследование содержания производных гемоглобина крови (оксигемоглобина, дезок-сигемоглобина, карбоксигемоглобина, мет-гемоглобина и нитрозилгемоглобина) проводилось спектрофотометрическим методом.
Приготовление 1%-ых растворов проводилось по стандартной методике [6]. Измерение спектров поглощения растворов крови выполнялось при помощи универсального спектрофотометра СФ-56 в диапазоне 510-650 нм с использованием кварцевых кювет, толщина светопоглощающего слоя - 1 см.
Количественный спектрофотометрический анализ основан на решении системы уравнений Фирордта:
=а*
(1)
1=1
где I = 1, 2,...,т; т - число аналитических длин волн, п - число определяемых компо-
нентов, 8
молярный показатель погло-
щения для 7-го компонента при длине волны *, с■ - определяемая концентрация
7-го компонента, А* - оптическая плотность при длине волны * .
В исследуемых образцах крови могут присутствовать различные примеси (сульф-гемоглобин, билирубин, липиды и т. д.), поэтому при количественном спектрофотометрическом анализе основных производных гемоглобина целесообразно использовать те длины волн, при которых поглощение примеси минимально. Выбор таких длин волн можно осуществить с помощью
метода линейного программирования (МЛП). Алгоритм МЛП обеспечивает выбор аналитических длин волн, при которых поглощение примеси минимально или равно нулю. Получаемое с помощью МЛП решение корректно в том случае, когда в исследуемом спектральном интервале имеются длины волн, на которых поглощение примеси равно нулю. В противном случае метод не элиминирует влияние примеси на результат анализа, а лишь сводит его к минимуму.
Для повышения точности результатов количественного анализа производных гемоглобина предлагается использовать метод, объединяющий методы линейного программирования и алгебраической коррекции фона (АКФ), т. е. сформулировать задачу линейного программирования, обладающую свойствами АКФ. В данном методе критерием решения является:
и = Е А1-Т,8*с,(*)
1=1
= mm,
(2)
где I - степень полинома, аппроксимирующего спектральную зависимость примесного поглощения.
Накладываемые на решение ограничения включают следующие неравенства:
С] - 0
I
(*К -0
(3)
к =0
*
А* -Е8*‘С] -Е^к(*)ак - 0
]=1
к=0
Для решения задач, принадлежащих к классу линейного программирования, может быть использован метод симплекс-оптимизации. При решении этим методом из исходных данных составляется таблица (симплекс-таблица) (см. табл. 1).
В методе МЛП+АКФ алгебраический многочлен аппроксимирует не весь спектр примеси, а только поглощение в базисных аналитических точках, которые соответствуют минимумам в спектре фона. Таким образом, этот метод позволяет получить точный результат с меньшей степенью полинома, чем при последовательном применении МЛП и АКФ.
а
к
Особенности газового состава гемоглобина...
21
Т а б л и ц а 1
Симплекс-таблица для объединенного алгоритма МЛП+АКФ
АЛ 6 6 2 ■■■ И п /(Л) рЧЛ) . р Ш -Г Р (Лі) і=і
АЛ 6 2 ■■■ 6а п р0^) р'^) ... Р (Л2) -Г Р (Л2) 1=1
АЛт 6Лт 1 , 6Лт п Р\Лт) Р(Лт) ... Р (Лт ) -ГР (Лт ) 1=1
0 0 0 ... 0 -р°(А) -Р1(К1) ■■ -р ц) гр (А) 1=1 Е2тйт
0 0 0 ... 0 -Р°(^2) Р^) ■ -Р (Л2 ) ГР Л) 1=1
0 0 0 ... 0 -р°(Лт ) -Р(Лт )■ ■ -Р (Лт ) ГР (Лт ) 1=1
max Z 1 =м, т ■ ,=1 т / V п ,=1 т т -!р°(Л, )-1Р(Л,). /=1 ,=1 т ■■-Г Р (Л,)-ГГР (Л,) ,=1 ,=1 1=1 2- 3
Т а б л и ц а 2
Результаты исследования газового состава гемоглобина в 1-й и 2-й группах
Номер группы Содержание, % Общая концентрация гемоглобина, г/л
ньо2 нь ньсо МєНЬ ньыо
1 88,00 8,24 1,98 1,74 0,04 134
2 87,57 8,78 2,08 1,57 0,00 133
Использование комбинации МЛП+АКФ открывает возможность анализа смесей (к ним относится и гемоглобин), в которых примесное поглощение можно аппроксимировать полиномом более высокой степени, чем поглощение основного вещества. Кроме того, МЛП+АКФ позволяет выделить спектр примеси, по которому ее можно идентифицировать.
Метод МЛП+АКФ реализован в компьютерной программе "НетоБреСх" [7]. Результаты и их обсуждение Выполнено исследование содержания производных гемоглобина крови (оксиге-моглобина, дезоксигемоглобина, карбок-сигемоглобина, метгемоглобина и нитро-зилгемоглобина) в 155 образцах крови. На основании диагноза обследованные паци-
енты были разделены на 2 группы: 1-я группа - 117 человек (больные ДСТ), 2-я -38 человек (контрольная группа). Средние значения содержания вышеуказанных производных и общей концентрации гемоглобина для выделенных групп сведены в табл. 2.
Статистическое сравнение (по ^-кри-терию) данных 1-й и 2-й групп выявило, что у больных ДСТ содержание метгемог-лобина повышено по сравнению с контрольной группой. Следует отметить, что в некоторых образцах крови 1-й группы обнаружено присутствие нитрозилгемог-лобина на фоне значительного (>5 %) содержания метгемоглобина, при этом в контрольной группе нитрозилгемоглобин обнаружен не был.
Такое изменение содержания дериватов гемоглобина у детей, имеющих локомоторные и висцеральные проявления недифференцированной ДСТ, свидетельствует о нарушении кислородтранспорт-ной функции, и, возможно, отражает формирование невыраженных форм мет-гемоглобинемии и карбоксигемоглобине-мии. Полученные данные косвенно подтверждают предположения о том, что у больных ДСТ увеличивается продукция монооксида азота. Учитывая, что высоким уровням содержания метгемоглобина чаще соответствует обнаружение в образцах крови нитрозилгемоглобина, можно думать, что оксид азота выполняет роль не только регулятора сосудистого тонуса, но и оказывает влияние на кислород-транспортную функцию крови у больных ДСТ. Оксид азота может изменять сродство гемоглобина к кислороду по следующим механизмам: переход гемоглобина из конформационного состояния К в Т, повышение уровня эритроцитарного метге-моглобина, образование нитрозотиолов и дополнительных продуктов окисления [8].
Несомненно, что вышеприведенные результаты свидетельствуют о патологических изменениях в газовом составе гемоглобина у больных ДСТ, что требует дальнейшего изучения.
Выводы
Проведено исследование содержания производных гемоглобина в крови больных дисплазией соединительной ткани и практически здоровых людей (контрольная группа).
Выявлено статистически достоверное повышенное содержание метгемоглобина у больных ДСТ на фоне контрольной группы.
В некоторых образцах крови больных ДСТ выявлено присутствие нитрозилгемог-лобина. В крови практически здоровых людей данная производная не обнаружена.
[1] Пат. 2140083 Ru, МПК 6 G 01 N 33/52, 33/72. Способ определения содержания основных производных гемоглобина / Адамов С.А., Александрова С.А., Мосур Е.Ю., Семиколено-ва Н.А. (Россия); Омский государственный университет (Россия). № 98101662/14; Заяв. 29.01.98; Опубл. 20.10.99; бюл. №29.
[2] Бескровная Е.В., Мосур Е.Ю., Семиколенова Н.А. Новые аналитические принципы определения концентраций основных производных гемоглобина // Микросенсорика (материалы, элементная база). Омск, 2002. С. 137-144.
[3] Земцовский Э.В. Соединительнотканные дисплазии сердца. СПб., 1998.
[4] Яковлев В.М., Нечаева Г.И. Кардиореспи-раторные синдромы при дисплазии соединительной ткани. Омск, 1994.
[5] Яковлев В. М., Нечаева Г.И., Викторова И.А.,
Глотов А.В. Терминология, определение с позиции клиники, классификация врожденной дисплазии соединительной ткани // Врожденная дисплазия соединительной ткани: Тез. регионального симпозиума. Омск, 1990. С. 1-3.
[6] Семиколенова Н.А., Мосур ЕЮ, Бескровная Е.В., Тютерев А.А. Анализ газового состава крови по спектрам поглощения // Медицинская физика. 2002. № 2(14). С. 44-46.
[7] Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ "HemoSpectr" № 2001610571 / Мосур Е.Ю. (Россия); Омский государственный университет (Россия). Заявка № 2001610305 от 19.03.01; Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 17.05.01.
[8] Head C.A, Brugnara C., Martinez-Ruitz R., Kac-marek R.M., Bridges K.R., Kuter D, Bloch K.D., Za-pol W.M. Low cjncentrations of nitric oxide increase oxygen affinity of sickle erythrocytes in vitro and vivo // J. Clin. Invest. 1997. V. 100. № 5. P. 1193-1198.
