Текст книги "Читаем 1000 анализов"

У здорового человека количество мочевины в крови колеблется от 2,5 до 8,3 ммоль/л. Уровень мочевины в крови, так же как и уровень остаточного азота, может повышаться вследствие ряда внепочечных факторов (потребление большого количества белковой пищи, воспалительные, опухолевые процессы с распадом белков и т. д.). Однако при этих состояниях избыток мочевины быстро удаляется из организма почками. Продолжительное обнаружение мочевины крови на уровне 7 ммоль/л расценивается как проявление почечной недостаточности. Таким образом, повышение содержания мочевины более специфично для нарушений функции почек, чем повышение остаточного азота крови. Определение мочевины обязательно проводится при обследовании больного.

При тяжелой почечной недостаточности уровень мочевины в крови может достигать очень больших цифр, превышая норму в 20–30 раз. В начальных

стадиях почечной недостаточности возможно повышение уровня мочевины в крови при отсутствии нарастания остаточного азота, что еще более повышает диагностическую ценность определения мочевины.

Для раннего выявления почечной недостаточности имеет значение определение так называемого мочевинного коэффициента, который представляет собой процентное отношение мочевины к остаточному азоту и в норме составляет 50–70%. При недостаточности функции почек эта цифра резко повышается. Повышение мочевинного коэффициента иногда наступает раньше нарастания в крови не только остаточного азота, но и мочевины. Поэтому его повышение является предвестником и чрезвычайно ранним признаком декомпенсации почек.

Пониженное содержание мочевины крови может иметь место при печеночной недостаточности, что связано с нарушением синтеза мочевины в печени.

Содержание креатинина в крови – величина постоянная. Она составляет 0,044–0,1 ммоль/л у мужчин и 0,044–0,088 ммоль/л у женщин.

Креатинин, как и другие продукты азотистого обмена (остаточный азот, мочевина), используется для изучения функции почек. Повышение содержания креатинина происходит параллельно нарастанию азотемии, но в отличие, например, от мочевины, уровень которой динамично реагирует даже на небольшие изменения функции почек, креатинин является более устойчивым показателем. Уровень креатинина мало подвержен влиянию внепочечных факторов. Содержание остаточного азота и мочевины при малобелковой диете снижается.

Определение креатинина является обязательным методом выявления почечной недостаточности. Содержание креатинина в крови и клубочковая фильтрация являются основными критериями диагностики почечной недостаточности и определения ее стадии.

При тяжелом нарушении функции почек содержание в крови креатинина может достигать очень высоких цифр – 0,8–0,9 ммоль/л. Уменьшение содержания креатинина в крови диагностического значения не имеет.

Мочевая кислота является продуктом обмена пуриновых оснований, входящих в состав сложных белков – нуклеопротеидов.

В норме содержание в крови мочевой кислоты составляет: у мужчин 0,24–0,50 ммоль/л, у женщин 0,16–0,40 ммоль/л.

Гиперурикемия – повышенное содержание мочевой кислоты в крови – является характерным лабораторным признаком подагры, но наблюдается и при ряде других заболеваний. Гиперурикемией сопровождаются лейкозы, В₁₂-дефицитная анемия (малокровие, связанное с дефицитом витамина В₁₂), иногда некоторые острые инфекции (пневмония, брюшной тиф, рожистое воспаление, туберкулез). Повышенное содержание мочевой кислоты в крови может наблюдаться при заболеваниях печени и желчевыводящих путей, тяжелой форме сахарного диабета, хронической экземе, псориазе, крапивнице, при отравлении окисью углерода, метиловым спиртом.

Гиперурикемия у больных подагрой имеет волнообразный характер. Периоды нормального содержания мочевой кислоты сменяются ее повышением в 3–4 раза по сравнению с нормой.

Для получения более точных сведений о нарушениях пуринового обмена необходимо в течение трех дней перед исследованием назначать больным малопуриновую диету (ограничение мясных и рыбных продуктов, особенно печени, почек, шпрот, сардин, бобовых, грибов, шпината).

Уровень мочевой кислоты не является показателем функции почек и не используется для диагностики почечной недостаточности.

В норме содержание индикана в крови составляет 0,19–3,18 мкмоль/л. Оно увеличивается при почечной недостаточности. Диагностическая ценность показателя снижается вследствие того, что небольшое повышение уровня индикана может наблюдаться при гнилостных процессах в кишечнике. Условно принимают, что увеличение содержания индикана до 4,7 мкмоль/л может быть следствием заболеваний кишечника, а более высокие цифры обычно связаны с почечной патологией.

4.5. Ферменты сыворотки крови

Ферменты (лат. fermentare – вызывать брожение, синоним энзимы) – специфические вещества белковой природы, вырабатываемые клетками и тканями живых организмов. Ферменты относятся к группе биокатализаторов, общим свойством которых является способность изменять скорость химических процессов, свойственных живому организму.

Ферментативный катализ лежит в основе всех проявлений жизни. Разнообразие физиологических функций (сокращение мышцы, проводимость нерва, рост, секреция и др.) обеспечивается ферментативными процессами. Практически все метаболические реакции, протекающие в организме, являются ферментативными.

Ферментативные процессы были известны в далекой древности и использовались в хлебопечении, сыроварении, для получения спиртных напитков.

Ферменты являются белками, простыми или сложными. Молекулярный вес их колеблется в широких пределах: от нескольких тысяч до миллиона. По аминокислотному составу ферменты не отличаются от белков, не обладающих ферментативным действием. Активность ферментов обусловлена специфическим расположением аминокислот в белковой молекуле.

Факторы, влияющие на активность фермента: температура, вид субстрата (объекта воздействия фермента), рН среды, наличие активаторов и ингибиторов (ингибиторы – вещества, подавляющие активность ферментов). Разные ферменты имеют максимальную активность при различных величинах рН. Оптимум рН обычно лежит в пределах, близких к нейтральной среде; для некоторых протеолитических ферментов (то есть ферментов, участвующих в расщеплении белков) – в сильно кислой или щелочной области.

Скорость ферментативной реакции зависит от природы фермента, который может обладать низкой или высокой активностью. При прочих равных условиях начальная скорость ферментативной реакции пропорциональна концентрации фермента. Повышение температуры, как правило, увеличивает активность фермента, но при дальнейшем повышении температуры может наступить его инактивация.

Одним из характерных и весьма важных в биологическом отношении свойств ферментов является их высокая специфичность, заключающаяся в том, что каждый фермент действует только на одно вещество или несколько сходных по своему строению веществ и не действует на другие соединения. Специфичность фермента определяется его белковым составом. Одни ферменты обладают высокой специфичностью, другие малоспецифичны.

Протеолитические ферменты, выделяющиеся в желудочно-кишечный тракт, находятся в виде так называемых проферментов (зимогенов), что исключает возможность самопереваривания тканей, вырабатывающих данные ферменты. В неактивном состоянии продуцируются и ферменты, участвующие в процессе свертывания крови.

В основе многих заболеваний лежат нарушения нормального функционирования ферментативных процессов. К настоящему времени идентифицировано около 1000 различных ферментов, из которых более 50 нашли применение в клинической лабораторной диагностике.

Большинство ферментов, катализирующих химические реакции, протекающие в живом организме, находятся в клеточной среде, тем не менее на основании анализов внеклеточных жидкостей (особенно плазмы или сыворотки крови) можно сделать заключение об изменениях, происходящих внутри клеток разных органов и тканей. Повышенное или пониженное содержание ферментов является чрезвычайно чувствительным и тонким показателем состояния организма.

Изменения активности ферментов в биологических жидкостях может быть обусловлено рядом причин.

Повышение активности может быть результатом ускорения процессов синтеза фермента (например, щелочной фосфатазы при рахите, гепатите), некроза клеток (например, креатинфосфокиназы, аспартатаминотрансферазы при инфаркте миокарда), понижения выведения (например, щелочной фосфатазы при закупорке желчевыводящих путей), повышения проницаемости клеточных мембран (например, аланин– и аспартатаминотрансфераз при вирусном гепатите).

Понижение ферментативной активности вызывается уменьшением числа клеток, секретирующих фермент, недостаточностью синтеза, увеличением выведения фермента, торможением его активности ингибитором.

Основной принцип диагностики – выбор оптимального спектра ферментов, изменение активности которых характерно для патологии определенных органов или тканей. Определение ряда сывороточных ферментов помогает в диагностике заболеваний печени, желчевыводящих путей, поджелудочной железы, скелетной мускулатуры. Использование ферментных тестов при инфаркте миокарда особенно необходимо в тех случаях, когда затруднена интерпретация электрокардио граммы. Исследование ферментов помогает диагностировать некоторые заболевания крови, злокачественные новообразования (опухоли).

Для интерпретации результатов, полученных при исследовании, важно знать нормальные величины активности изучаемого фермента. Кроме того, иногда необходимо учитывать возраст, пол, характер питания, интенсивность физической нагрузки. Сывороточные ферменты могут значительно менять свою активность под влиянием препаратов, ряда веществ (например, алкоголя).

Активность ферментов выражается в моль/(с ∙ л); мкмоль/(с ∙ л); нмоль/(с ∙ л).

Международная единица (МЕ) – мкмоль/(мин ∙ л) соответствует 16,67 нмоль/(с ∙ л). В последнее время вводится единица каталитической активности: нкатал/л = нмоль/(с ∙ л).

Лаборатория, производящая исследование, обязательно должна указывать пределы колебаний нормальных величин активности фермента, поскольку его определение может осуществляться различными методами.

4.6. Неорганические вещества

Неорганические вещества, содержащиеся в плазме или сыворотке крови (калий, натрий, кальций, фосфор, магний, железо, хлор и др.), определяют физико-химические свойства крови: осмотическое давление, электропроводность, поверхностное натяжение, кислотно-основное состояние.

Количество неорганических веществ в плазме – около 1%. В тканях организма они находятся в основном в форме комплексов с углеводами, органическими кислотами, белками.

Изучение обмена неорганических веществ имеет большое значение для клинической диагностики (табл. 5).

Таблица 5. Неорганические вещества

5. Газы крови

5.1. Кислород

Важнейшая функция крови – дыхательная. Поглощенный в легких кислород переносится кровью к органам и тканям, а углекислый газ транспортируется в обратном направлении. Основная (ключевая) роль в переносе дыхательных газов принадлежит гемоглобину, содержащемуся в эритроцитах крови.

Гемоглобин относится к классу сложных белков – хромопротеинов. Он состоит из небелковой части, относящейся к железопорфиринам, – гема и белковой части – глобина. Гемоглобин выполняет функцию переносчика кислорода благодаря наличию в молекуле гема двухвалентного железа. Железо гемоглобина, присоединяя молекулу кислорода, не окисляется, то есть не переходит из двух– в трехвалентное состояние, а образует обратимую связь, которая сравнительно легко разрушается при соответствующих изменениях концентрации кислорода в среде.

Гемоглобин (Hb), присоединивший кислород, становится оксигемоглобином (HbO₂). Реакцию связывания кислорода гемоглобином называют оксигенацией, обратный процесс – дезоксигенацией. Не связанный с кислородом гемоглобин носит название дезоксигемоглобина.

В условиях организма 1 г гемоглобина способен связать 1,34 мл кислорода. Если известно содержание гемоглобина крови, можно рассчитать кислородную емкость крови – максимальное количество кислорода, которое может связать гемоглобин при его полном насыщении О₂.

При содержании 150 г/л количество кислорода в 1 л крови составит 1,34 × 150 = 201 мл; в 100 мл крови – 20,1 мл или 20,1 об.% (объемных%).

Процентное отношение количества О₂, реально связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови называется насыщением (saturation – сатурация) гемоглобина кислородом (SO₂ или НBO₂).

Другими словами, SO₂ – это отношение оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина крови.

В норме насыщение артериальной крови кислородом (SO₂ или НBO₂) составляет 96–98%. Небольшое «недонасыщение» (2–4%) объясняется некоторой неравномерностью легочной вентиляции и незначительной примесью венозной крови, которые имеют место и у здоровых людей.

Насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения О₂ в крови (в соответствии с физическим законом действующих масс). Графически эту зависимость отражает кривая диссоциации оксигемоглобина, имеющая S-образную форму.

Нормальное напряжение кислорода в крови артерий (PaO₂) колеблется в пределах 95–100 мм рт. ст. С возрастом газовый состав крови претерпевает некоторые изменения. Напряжение О₂ в артериальной крови здоровых молодых людей в среднем составляет 95–100 мм рт. ст.; к 40 годам оно снижается примерно до 80 мм рт. ст., а к 70 годам – до 70 мм рт. ст. Эти изменения связаны с тем, что с возрастом увеличивается неравномерность функционирования различных участков легких.

Таким образом, степень оксигенации крови может быть охарактеризована двумя показателями:

напряжением кислорода (PaO₂) и насыщением крови кислородом (SO₂ или НBO₂).

Снижение этих показателей в артериальной крови (венозная кровь для исследования газового состава непригодна) называется артериальной гипоксемией. Умеренная гипоксемия характеризуется прежде всего снижением PaO₂, величина SO₂ ( HBO₂) более устойчива.

5.2. Двуокись углерода (углекислый газ)

Двуокись углерода – конечный продукт обменно-окислительных процессов в клетках и тканях организма – переносится кровью к легким и удаляется через них во внешнюю среду (99,5% СО₂ покидает организм через легкие и только незначительная часть выделяется почками).

Двуокись углерода может переноситься как в физически растворенном виде, так и в составе обратимых химических соединений. Химические реакции связывания СО₂ сложнее и многообразнее, чем реакции присоединения кислорода. Это обусловлено тем, что механизмы, отвечающие за транспорт углекислого газа, должны обеспечивать и постоянство кислотно-основного состояния крови.

Двуокись углерода находится в крови в следующих формах:

• в растворенном виде в плазме – 5%;

• в связи с аминогруппами гемоглобина – 15%;

• в виде угольной кислоты (Н₂СО₃) – незначительное количество;

• в виде бикарбонатионов (НСО₃), обеспечивающих постоянство активной реакции крови (рН), – более 80%.

В нормальных условиях в артериальной крови напряжение СО₂ (РаСО₂) – около 40 мм рт. ст. (с колебаниями от 35 до 45 мм рт. ст.). Повышение РаСО₂ называется артериальной гиперкапнией, а снижение – артериальной гипокапнией.

Нарушения газового состава крови выявляются при большинстве заболеваний легких. По показателям газового состава артериальной крови можно судить о функции легких в целом.

Идеальным объектом изучения газового состава крови является артериальная кровь, которая получена пункцией локтевой или бедренной артерии. Газовый состав венозной крови не может быть использован как показатель функции аппарата внешнего дыхания, так как содержание в ней О₂ и СО₂ зависит еще и от уровня обмена веществ и скорости кровотока в тканях.

Забор крови и ее доставка к аппарату должны осуществляться без доступа воздуха (в шприце, закрытом капилляре, сосуде под вазелиновым маслом). Шприц и иглу для пункции необходимо промыть гепарином.

Необходимость получения крови из артерии исключает возможность повторных исследований на протяжении короткого периода времени, поэтому широкое распространение получило исследование малых порций капиллярной крови, полученных из кончика пальца или мочки уха.

Еще Холденом было показано, что если держать руку человека в течение 20 мин в водяной бане с температурой воды 38°С, то в этих условиях газовый состав крови из подкожной вены руки станет идентичным газовому составу артериальной крови. Еще более близок к артериальной газовый состав капиллярной крови.

Используемая в настоящее время измерительная аппаратура предусматривает исследование минимальных порций крови (0,1 мл), которые можно получить из кончика разогретого пальца или мочки уха, предварительно добившись того, чтобы кровоток в ней был максимален (растирание).

Для определения газового состава крови могут быть использованы различные методы.

В настоящее время наиболее доступным и широко распространенным способом изучения оксигенации крови являются оксиметрические методы. Они основаны на различии оптических свойств (спектров поглощения) гемоглобина и оксигемоглобина.

Алый цвет артериальной крови обусловлен тем, что оксигемоглобин достаточно интенсивно поглощает коротковолновые лучи, соответствующие синей части спектра, но пропускает большую часть длинноволновых («красных») лучей. Дезоксигемоглобин более интенсивно поглощает длинноволновые лучи и менее интенсивно – коротковолновые. В связи с этим венозная кровь выглядит темнее и имеет красный цвет с синеватым оттенком.

Чтобы определить насыщение крови кислородом (SO₂ или HbO₂), используют спектрофотометры – приборы, в которых свет при помощи призмы или дифракционной решетки разлагается в спектр. Затем из спектра выделяется узкая полоса лучей с определенной длиной волны (монохроматический свет) и пропускается через исследуемый раствор (порцию крови).

Поглощение света зависит от оптических свойств крови. Для определения соотношения между интенсивностью падающего и прошедшего через раствор света используется фотоэлемент.

Напряжение кислорода и углекислого газа крови можно измерить с помощью специальных электродов.

Для определения напряжения кислорода применяется полярографический метод. Он предусматривает использование двух электродов: измеряющего, изготовленного из благородных (не окисляющихся) металлов (платины или золота), и референтного. Электроды отделены от крови мембраной, проницаемой для газов, и включены в замкнутую цепь, где создается небольшое напряжение. Молекулы кислорода, диффундирующие через мембрану, восстанавливаются на поверхности измеряющего электрода. В результате возникает электрический ток, величина которого пропорциональна напряжению О₂ в крови.

Электрод для определения напряжения углекислого газа представляет собой рН-метр, в котором измеряющий и референтный электроды окружены раствором бикарбонатного буфера и отделены от крови тонкой мембраной, проницаемой для газов и непроницаемой для ионов НСО₃^–. Углекислый газ диффундирует из крови через мембрану, вследствие чего меняется рН бикарбонатного буфера. Чем выше напряжение углекислого газа крови, тем большее количество молекул СО₂ проникает через мембрану. Изменения рН электролитного раствора регистрируются амперметром.

6. Кислотно-основное состояние крови

Активная реакция крови – чрезвычайно важная гомеостатическая константа организма, обеспечивающая течение окислительно-восстановительных процессов, деятельность ферментов, интенсивность и направление всех видов обмена.

Кислотность или щелочность раствора зависит от содержания в нем свободных ионов водорода [Н⁺]. Количественно активная реакция крови характеризуется водородным показателем – рН (power hydrogen – «сила водорода»).

Водородный показатель – отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, то есть рН = – lg [H⁺].

Символ рН и шкалу рН (от 0 до 14) ввел в 1908 г. Серенсен. Если рН равно 7,0 (нейтральная реакция среды), то содержание ионов Н⁺ равно 10⁷ моль/л. Кислая реакция раствора имеет рН от 0 до 7; щелочная – от 7 до 14. Кислота рассматривается как донор ионов водорода, основание – как их акцептор, то есть вещество, которое может связывать ионы водорода.

Постоянство кислотно-основного состояния (КОС) поддерживается как физико-химическими (буферные системы), так и физиологическими механизмами компенсации (легкие, почки, печень, другие органы).

Буферными системами называют растворы, обладающие свойствами достаточно стойко сохранять постоянство концентрации водородных ионов как при добавлении кислот или щелочей, так и при разведении.

Буферная система – это смесь слабой кислоты с солью этой кислоты, образованной сильным основанием.

Примером может служить сопряженная кислотно-основная пара карбонатной буферной системы: Н₂СО₃ и NaHCO₃.

В крови существует несколько буферных систем:

1) бикарбонатная (смесь Н₂СО₃ и НСО₃);

2) система гемоглобин – оксигемоглобин (оксигемоглобин имеет свойства слабой кислоты, а дезоксигемоглобин – слабого основания);

3) белковая (обусловленная способностью белков ионизироваться);

4) фосфатная система (дифосфат – монофосфат).

Самой мощной является бикарбонатная буферная система – она включает 53% всей буферной емкости крови, остальные системы составляют соответственно 35, 7 и 5%.

Особое значение гемоглобинового буфера заключается в том, что кислотность гемоглобина зависит от его оксигенации, то есть газообмен кислорода потенцирует буферный эффект системы.

Очень высокую буферную емкость плазмы крови можно проиллюстрировать на следующем примере. Если 1 мл децинормальной соляной кислоты добавить к 1 л нейтрального физиологического раствора, который не является буфером, то его рН упадет с 7 до 2. Если такое же количество соляной кислоты добавить к 1 л плазмы, то рН снизится всего с 7,4 до 7,2.

Роль почек в поддержания постоянства кислотно-основного состояния заключается в связывании или выведении ионов водорода и возвращении в кровь ионов натрия и бикарбоната. Механизмы регуляции КОС почками тесно связаны с водно-солевым обменом. Метаболическая почечная компенсация развивается гораздо медленнее дыхательной компенсации – в течение 6–12 ч.

Постоянство кислотно-основного состояния поддерживается также деятельностью печени. Большинство органических кислот в печени окисляется, а промежуточные и конечные продукты либо не имеют кислого характера, либо представляют собой летучие кислоты (углекислота), быстро удаляющиеся легкими. Молочная кислота в печени преобразуется в гликоген (животный крахмал). Большое значение имеет способность печени удалять неорганические кислоты вместе с желчью.

Выделение кислого желудочного сока и щелочных соков (панкреатического и кишечного) также имеет значение в регуляции КОС.

Огромная роль в поддержании постоянства КОС принадлежит дыханию. Через легкие в виде углекислоты выделяется 95% образующихся в организме кислых валентностей. За сутки человек выделяет около 15 000 ммоль углекислоты, следовательно, из крови исчезает примерно такое же количество ионов водорода (Н₂СО₃ = СО₂↑ + Н₂О). Для сравнения: почки ежедневно экскретируют 40–60 ммоль Н⁺ в виде нелетучих кислот.

Количество выделяемой двуокиси углерода определяется ее концентрацией в воздухе альвеол и объемом вентиляции. Недостаточная вентиляция приводит к повышению парциального давления СО₂ в альвеолярном воздухе (альвеолярная гиперкапния) и соответственно к увеличению напряжения углекислого газа в артериальной крови (артериальная гиперкапния). При гипервентиляции происходят обратные изменения – развивается альвеолярная и артериальная гипокапния.

Таким образом, напряжение углекислого газа в крови, с одной стороны, характеризует эффективность газообмена и деятельность аппарата внешнего дыхания, с другой – является важнейшим показателем кислотно-основного состояния, его дыхательным компонентом.

Респираторные сдвиги КОС самым непосредственным образом участвуют в регуляции дыхания. Легочный механизм компенсации является чрезвычайно быстрым (коррекция изменений рН осуществляется через 1–3 мин) и очень чувствительным. При повышении РаСО₂ с 40 до 60 мм рт. ст. минутный объем дыхания возрастает от 7 до 65 л/мин. Но при большом повышении РаСО₂ или длительном существовании гиперкапнии наступает угнетение дыхательного центра с понижением его чувствительности к СО₂.

При ряде патологических состояний регуляторные механизмы КОС (буферные системы крови, дыхательная и выделительная системы) не могут поддерживать рН на постоянном уровне. Развиваются нарушения КОС и в зависимости от того, в какую сторону происходит сдвиг рН, выделяют ацидоз и алкалоз.

В зависимости от причины, вызвавшей смещение рН, выделяют дыхательные (респираторные) и метаболические (обменные) нарушения КОС: дыхательный ацидоз, дыхательный алкалоз, метаболический ацидоз, метаболический алкалоз.

Системы регуляции КОС стремятся ликвидировать возникшие изменения, при этом респираторные нарушения нивелируются механизмами метаболической компенсации, а метаболические нарушения компенсируются изменениями вентиляции легких.