Концентрация магния в биологических жидкостях
| Исследуемая жидкость | Концентрация, ммоль/л |
| Сыворотка крови | 0,8-1 |
| Спинно-мозговая жидкость | 0,98-3,1 |
| Моча | 0,41-4,1 |
Большая часть магния содержится внутри клетки. Чем выше метаболическая активность клетки, тем выше содержание в ней магния. В клетке основная часть магния связана с белками, он присутствует в ядре, митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме, цитоплазме. В цитоплазме около 80% магния находится в комплексе с АТФ. Концентрация ионизированного магния в клетке поддерживается на постоянном уровне даже при резких колебаниях внеклеточного содержания катиона. Этому способствуют относительно ограниченная проницаемость плазматической мембраны для катиона и наличие системы транспорта магния в клетку для поддержания высокого трансмембранного градиента. Скорость обмена магния в миокарде, гепатоцитах, ткани почек более высокая по сравнению со скелетной мускулатурой, тканью мозга, эритроцитами. Поступление магния в клетку ингибируют β-адреноблокаторы, PG Е, усиливает форболовый эфир. Инсулин способствует выходу внутриклеточного магния во внеклеточную среду, адреналин и глюкокортикоиды, наоборот, повышают содержание магния в клетке [71].
Магний — облигатный кофактор многих ферментативных реакций. Он формирует субстрат для многих ферментов в виде комплекса магний-АТФ. Магний выступает в роли физиологического регулятора клеточного роста, поддерживая адекватный запас пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для синтеза ДНК и РНК. При истощении внутриклеточного содержания магния снижается синтез белка: магний необходим на всех этапах синтеза белковой молекулы.
Магний всасывается в тонком кишечнике при участии витамина D, примерно на 40% от его поступления с пищей. Избыток фитиновой кислоты и жирных кислот, а также алкоголь отрицательно влияют на его абсорбцию. Высокие концентрации магния в кишечном содержимом мешают всасыванию кальция, но не наоборот. Магний экскретируется почками, причём эффективность его реабсорбции может достигать 95%. Почки варьируют экскрецию магния в равновесном, по отношению к поступлению этого электролита, режиме, в широчайшем диапазоне — от 1 до 250 мМ в день. Алкоголь препятствует реабсорбции магния в нефронах. Кальций и магний конкурируют при реабсорбции [60]. Магний — составная часть минерального вещества костей, участник работы трансфосфорилирующих ферментов и аминоацил-т-РНК-синтетаз, обеспечивающих условия для трансляции белков. В электрофизиологических процессах определённое значение имеет роль магния, как антагониста кальция, проявляющаяся в их различном влиянии на ЦНС.
1.3. Гормональная регуляция кальций-фосфорно-магниевого обМена
Центральные органы, регулирующие кальций-фосфорно-магниевый обмен - паратиреоидные железы.
Основной продукт паращитовидной железы — паратиреокринин. Паратиреоидная секреция активируется, в основном, в ответ на снижение концентрации ионизированного (свободного) кальция в крови. Опосредованно, гиперфосфатемия также активирует паращитовидные железы, снижая концентрацию ионизированного кальция.
Также, как кальций, но значительно слабее, на секрецию парат-гормона влияет и магний. Однако тяжелая длительная гипомагниемия парадоксальным образом подавляет секрецию парат-гормона, так как магний необходим самим паратиреоцитам для выделения их гормонов. Главные клетки располагают кальциевым сенсором — трансмембранным гликопротеином, вмонтированным в их плазматическую мембрану. Таким же сенсором обладают, кроме паратироцитов, С-клетки щитовидной железы и некоторые клетки мозга и почек. Этот рецептор кодируется в хромосоме 3, при повышении уровня экстрацеллюлярного ионизированного кальция он блокирует экспрессию генов гормона паращитовидных желез и ключевого фермента его активации. В настоящее время доказано, что выработка парат-гормона преимущественно регулируется in vivo на посттранскрипционном уровне. При повышении уровня иона кальция в крови происходит стимуляция рецептора, активация пострецепторного белка и нарастание концентрации кальция в цитозоле, блокирующее функцию главных клеток. Мутации данного сенсора дают при гомозиготности тяжелый наследственный неонатальный гиперпаратиреоз, а у гетерозигот — доброкачественную семейную гипокальциурическую гиперкальциемию.
Кальциевый сенсор может модулировать не только быстрый выброс из клеток готового гормона. Установлено, что к кальцию чувствительны протеазы, разрушающие в норме около 90% образующегося паратиреокринина. Таким образом, изменяя их активность, кальциевый сигнал способен влиять на долговременный пул гормона, через скорость его разрушения. При избытке кальция возможна, практически, полная деградация парат-гормона в главных клетках под действием нейтральных кальций-зависимых протеаз, с секрецией его неактивных С-концевых пептидов.
Мощными паракринными стимуляторами остеогенеза служат различные факторы роста (фибробластов, тромбоцитов, а также трансформирующий и инсулиноподобный).
Резорбция кости стимулируется через простагландины такими паракринными регуляторами, как ИЛ-1, лимфотоксин и интерферон-7. Но решающей остаётся регуляция с помощью кальцитонина, кальцитриола и парат-гормона.
Парат-гормон способен осуществлять в организме следующие эффекты, определяющие ход вышеописанных процессов:
· стимуляцию второго гидроксилирования витамина D в почках, превращающего этот прогормон в активный гормон 1,25-ди-гидроксивитамин D. Кальцитриол — не полный синергист действия парат-гормона. Он, подобно парат-гормону, стимулирует нарастание содержания кальция и магния в плазме, но, в отличие от паратиреокринина, задерживает и фосфаты;
· активацию остеокластов, остеолиза и освобождения кальция из костей. Параллельно этому, парат-гормон, через остеобластические рецепторы, стимулирует и остеогенез. При высоких концентрациях гормона преобладает стимуляция остеолиза, при низких — остеогенеза. Периодические курсовые воздействия небольших доз парат-гормона оказывают анаболический эффект на костную ткань.
В целом, паратиреокринин способствует отрицательному костному балансу, то есть соотношению темпов остеогенеза и остеолиза, с преобладанием последнего показателем чего служат наблюдаемые при гиперпаратиреозе повышение выведения оксипролина и сиаловых кислот с мочой. Кальцитриол действует синергично с паратиреокринином, а 1,25-дигидроксивитамин D (секальциферол) стимулирует остеогенез.
· паратиреокринин уменьшает клиренс кальция и магния в почках. Причина этого — повышение эффективности реабсорбции кальция (и магния) в дистальных канальцах нефронов; кальцитриол действует синергично. Следует учесть, что в проксимальных канальцах реабсорбция кальция под действием паратиреокринина снижается, хотя этот эффект по абсолютной величине менее значим, чем дистальная активация обратного всасывания;
· усиление экскреции фосфата с мочой; это сопровождается также понижением реабсорбции сульфата, бикарбоната, натрия, хлоридов и аминокислот. В силу подобных эффектов, парат-гормон способствует развитию выделительного ацидоза. Кальцитриол выступает частичным антагонистом и частичным синергистом паратиреокринина задерживая и фосфат, и кальций;
· увеличение всасывания кальция (магния) в ЖКТ. Этот эффект, по-видимому, опосредован через кальцитриол, который действует аналогично, но, вдобавок, способствует еще и абсорбции фосфатов (рисунок 4).
Рисунок 4. Гормональная регуляция экскреции фосфатов
У парат-гормона существует гормональный физиологический антагонист, реципрокно влияющий на кальций-фосфатный метаболизм.
Гормон С-клеток щитовидной железы — кальцитонин (рисунок 5).
Рисунок 5. Структура кальцитонина
Гормон синтезируется из прокальцитонина (15 кД). Соответствующий ген находится в 11-й хромосоме и известен как ген кальцитонина/кальцитонин-ассоциированного пептида-1 или «ген а».
С-клетки, представляющие классические элементы APUD-системы, располагают кальциевым сенсором, основная роль в стимуляции выработки кальцитонина принадлежит повышению концентрации ионизированного кальция.
Кальцитонин секретируется в кровь, причём время его полувыведения 2-15 минут. В крови, особенно, при гиперкальцитонинемии опухолевого генеза, обнаруживаются не только мономер, но и различные олигомеры кальцитонина.
Гормон воздействует на кальцитониновый рецептор. Уровень кальцитонина у женщин меньше, чем у мужчин и сильно снижается в постменопаузальном периоде, что, возможно, частично объясняет патогенез климактерического остеопороза у женщин.
Эффекты кальцитонина сводятся к тому, что этот регулятор:
· подавляет резорбцию костного вещества остеокластами, а при хроническом введении — и остеогенез остеобластами;
· подавляет реабсорбцию кальция и фосфата, а также натрия, калия и магния в почках.
Общее направление этих эффектов делает кальцитонин главным антигиперкальциемическим и гипофосфатемическим гормоном.
Кроме кальцийрегулирующих гормонов обновление костной ткани и минеральный обмен регулируются системными гормонами (эстрогены, глюкокортикоиды, соматотропные), местными факторами, продуцируемыми самими костными клетками – простагландинами, остеокластактивирующим фактором, интерлейкинами, паракринными факторами – инсулиноподобным фактором роста (ИФР 1, 2), фактором тромбоцитарного происхождения и роста фибробластов.
У женщин дефицит эстрогенов, развивающийся при физиологической или хирургической менопаузе, нарушает баланс между уровнем кальция в сыворотке крови, ПТГ, кальцитриолом и кальцитонином, способствует формированию отрицательного кальциевого баланса, дефициту витамина D, развитию вторичного гиперпаратиреоза (рисунок 5). В случае кальциевого дефицита (отрицательный кальциевый баланс) гомеостатические механизмы будут работать в ущерб кости (резорбируя ее) для нормализации уровня кальция в сыворотке крови.
Рисунок 6. Регуляция кальциевого обмена эстрогенами
1.4. Клиническое значение изменения содержания кальция, магния и неорганических фосфатов в сыворотке крови
1.4.1. Гипо- и гиперкальциемия
Кальций, магний и неорганический фосфат являются одними из важнейших неорганических элементов в организме человека, малейшие изменения их концентрации свидетельствуют о наличии патологических процессов в организме.
Содержание кальция в сыворотке крови изменяется при дисфункции паращитовидных и щитовидной желез, новообразованиях различной локализации (особенно при метастазировании в кости) и почечной недостаточности. Вторичное вовлечение кальция в патологический процесс происходит при почечной недостаточности, патологии ЖКТ. Нередко гипо- и гиперкальциемия может быть первым проявлением патологического процесса. Терапевтические процедуры (гемотрансфузия, экстракорпоральные методы лечения) способны изменить обмен кальция и концентрацию катиона в сыворотке крови.
Частота гиперкальциемии при язвенной болезни более высокая, чем при других видах патологии. Наличие клинической картины панкреатита также может быть связано с нарушением метаболизма кальция. В первую неделю острого панкреатита возможно развитие гипокальциемии, которая позже может смениться гиперкальциемией. Гиперкальциемия может быть следствием интоксикации витамином D. Опасную для жизни гиперкальциемию отмечают при уровне кальция в сыворотке крови выше 15 мг% (3,75 ммоль/л). Клинические симптомы выраженной гиперкальциемии: стойкий запор, рвота, полиурия, сонливость и кома.
В популяции значительная гиперкальциемия отмечена у 0,6% обследованных; гиперпаратиреоз установлен у 86% этих пациентов. В клинической практике гиперкальциемия отмечена у 5% больных; наиболее частой причиной был злокачественный процесс, менее часто выявлен первичный гиперпаратиреоз. Причинами гиперкальциемии могут быть также вторичный гиперпаратиреоз и другие эндокринные нарушения (тиреотоксикоз, надпочечниковая недостаточность, акромегалия, секреция ПТГ клетками опухолей разных органов).
Показания для исследования концентрации кальция в сыворотке крови в клинике общего профиля: почечнокаменная болезнь, патология костной ткани, артериальная гипертензия, подагра, миопатия, пептические язвы желудка, панкреатит, выраженное снижение массы тела, психические нарушения. Исследования уровня кальция проводят у пациентов с острой и хронической почечной недостаточностью, при гемодиализе и экстракорпоральных методах лечения. Мониторирование содержания кальция в крови проводят в ходе больших оперативных вмешательств. Исследование кальция сыворотки крови показано также при почечной колике, гематурии и пиелонефрите.
Основная причина гиперкальциемии в пожилом возрасте — новообразование с метастазами в кости. В большинстве случаев при гиперкальциемии обнаруживается нормальное содержание в сыворотке крови фосфора и хлоридов. Наиболее часто метастазы в кости выявляются при раке легких, молочной железы, почек и печени. Заболевания системы крови (множественная миелома, лимфома, острый лейкоз) часто сопровождаются гиперкальциемией. Стероидиндуцированную гиперкальциемию можно наблюдать при приеме андрогенов, эстрогенов и глюкокортикоидов. Саркоидоз, туберкулез, гистоплазмоз также сопровождаются гиперкальциемией. Гиперкальциемию отмечают в педиатрической практике, особенно в условиях недостаточного поступления с пищей витамина D. В этих ситуациях витаминотерапия способствует нормализации содержания в крови как кальция, так и фосфора (Приложение 4) .
1.4.2. Гипо- и гипермагниемия
Активное участие магния в физиологических процессах — основа многообразия клинической симптоматики при гипо- и гипермагнезиемии.
В клинической практике дефицит магния распространен чаще, чем его выявляют при исследовании содержания катиона в сыворотке крови. В больших многопрофильных клинических отделениях гипомагнезиемию отмечают у каждого 10-го пациента. Гипомагнезиемия развивается вследствие потери магния через ЖКТ или с мочой. Потери магния велики при острой и хронической диспепсии, энтеритах, язвенном колите, наличии кишечной фистулы. 20% выраженных гипомагнезиемий выявляются при острой непроходимости кишечника и отечном панкреатите. Снижено содержание магния в крови при алкоголизме и сахарном диабете. Причина гипомагнезиемий у новорожденных — нарушение всасывания магния.
В ряде клинических ситуаций потери магния с мочой также приводят к истощению катиона. Дефицит магния отмечают при первичном гипоальдостеронизме. Гиперкальциемия, сопровождающаяся понижением реабсорбции магния в канальцах, также способствует гипомагнезиемии. Диуретик фуросемид, воздействуя на проксимальные отделы нефрона, повышает экскрецию магния. Фармакологические препараты, действующие на уровне дистальных отделов нефрона (амилорид, спиронолактон), также способствуют экскреции магния с мочой. Аминогликозиды повышают экскрецию магния и вызывают гипомагнезиемию; циклоспорин, обладая нефротоксичностью, усиливает выведение магния с мочой. При хроническом ацидозе, как и при хроническом алкоголизме, потеря магния с мочой возрастает. Любые патологические процессы в канальцах почек усиливают экскрецию магния с мочой.
Около 30% больных сахарным диабетом имеют разную степень гипомагнезиемий. При гипомагнезиемии у пациентов с сахарным диабетом гипергликемия натощак более значительна и течение диабета, как правило, более тяжелое. Отношение магний/креатинин в моче увеличивается пропорционально тяжести клинического течения сахарного диабета. Такое состояние можно наблюдать и при тяжелом клиническом течении гиперпаратиреоза и тиреотоксикоза.
Среди клинических симптомов гипомагнезиемии доминируют нейромышечные расстройства. Поскольку дефицит магния часто оказывается вторичным, клинические симптомы не всегда ярко выражены. Гипомагнезиемия даже без гипокалиемии приводит к мышечной гиперактивности (атаксия, тремор, рвота), повышает мышечную возбудимость, вызывает гиперрефлексию. Важный аспект дефицита магния — аритмия; применение сульфата магния приводит к нормализации ритма сердца. Интоксикация сердечными гликозидами тоже сопровождается гипомагнезиемией. Гипомагнезиемия активирует секрецию ПТГ. Неэффективность лечения гипокальциемии витамином D в ряде случаев обусловлена именно гипомагнезиемией; инъекции сульфата магния купируют гипокальциемию. Следует заметить, что выраженная гипомагнезиемия часто сопровождается гипокалиемией. При дефиците магния калий покидает клетку, что приводит к снижению его концентрации в цитоплазме. Введение в таких случаях больших доз калия без добавления магния недостаточно эффективно. При истощении запасов магния и гипомагнезиемии содержание натрия и кальция в клетках повышается, а уровень калия падает.
Магний — один из активных регуляторов сосудистого тонуса. Спазм сосудов, стенокардия, аритмия, тромбозы развиваются чаще на фоне гипомагнезиемии. Магний влияет на тонус сосудистой стенки, способствуя ее дилатации. Эпидемиологические исследования выявили повышение частоты гипертонической болезни в биогеохимических провинциях, в которых в воде понижено содержание магния и кальция. С другой стороны, у пациентов с эссенциальной гипертензией снижено содержание магния в эритроцитах. Низкая концентрация внеклеточного магния приводит к спазму сосудов, повышая их чувствительность к прессорным агентам. В условиях гипомагнезиемии назначение сульфата магния способствует снижению АД и повышает чувствительность к гипотензивным препаратам.
Эпидемиологические исследования выявили также более частое развитие инфаркта миокарда у лиц, живущих в местности с мягкой водой. При этом содержание магния в ткани миокарда оказывается сниженным. Низкое содержание магния отмечено и в сердечной мышце пациентов, погибших от инфаркта миокарда. Клинические исследования показали, что при инфаркте миокарда в условиях быстрого обмена магния между сывороткой крови и миоцитами наиболее выраженное падение содержания катиона в сыворотке крови наступает через 24-48 ч после приступа стенокардии.
В условиях стресса, при повышении в крови концентрации катехоламинов и стероидов, содержание магния как в клетке, так и сыворотке крови понижается. У пациентов с ИБС содержание магния в сыворотке крови также понижено; резкое падение концентрации магния в крови может быть одной из причин внезапной смерти. Терапия магнием при инфаркте миокарда сопровождается ограничением зоны поражения, снижением частоты сердечных аритмий и уменьшением смертности.
Недостаток магния влияет на жирнокислотный состав липидов, снижает активность ферментов системы элонгации жирных кислот, блокируя синтез арахидоновой кислоты. Изменение жирнокислотного состава липидов сопровождается уменьшением жидкой консистенции биологических мембран и изменяет активность мембранно-связанных ферментов. Повышение агрегации тромбоцитов в условиях гипомагнезиемии увеличивает опасность тромбоэмболических осложнений. В условиях атерогенной диеты недостаток в пище магния способствует прогрессированию склеротического поражения сосудов; введение магния приводит к регрессии гиперхолестеринемии.
По мнению ряда исследователей, магний играет роль природного гиполипидемического агента. Длительное состояние гипомагнезиемии действительно способствует активации атеросклеротического процесса, поддержанию ГЛП, имеющей ретенционное происхождение. В условиях гипомагнезиемии снижена активность основных ферментов метаболизма ЛП: гепаринзависимой липопротеинлипазы и лецитинхолестеринацилтрансферазы. ГЛП при гипомагнезиемии способствует также прогрессированию жировой инфильтрации печени.
Гипомагнезиемию наиболее часто отмечают у пациентов, страдающих алкоголизмом. Этим в определенной степени можно объяснить клиническую симптоматику, свойственную этому заболеванию. Возможно, это связано с токсическим влиянием метаболитов алкоголя на процессы энергообразования. Гипомагнезиемия часто развивается при терапии антибиотиками, производными аминогликозидов. В процессе деструкции их в лизосомах образуются токсичные аминосоединения, которые в митохондриях нарушают формирование макроэргических соединений. Применение диуретиков также способствует гипомагнезиемии. Гипокалиемия, возникающая при многих патологических состояниях, может быть купирована более успешно, если одновременно с калием вводить соли магния. Введение солей магния способно повышать внутриклеточное содержание калия.
Слабое или умеренное повышение содержания магния в сыворотке крови отмечено у 8-12% больных, госпитализированных в многопрофильные учреждения. В небольшом проценте случаев гипермагнезиемия может быть следствием усиленного поступления магния с пищей. Чаще всего гипермагнезиемия возникает в результате применения солей магния с лечебной целью. Выраженная гипермагнезиемия сопровождает почечную недостаточность. Лечение маниакального синдрома карбонатом лития приводит к выраженной гипермагнезиемии. Гипермагнезиемия отмечена также при гипотиреозе, лактат-ацидозе, гепатите, злокачественных новообразованиях. Клинические симптомы гипермагнезиемии проявляются при содержании магния в сыворотке крови выше 5 мг% (норма 1,7-2,2 мг%). Сонливое состояние наступает при содержании магния в сыворотке крови, превышающем 4 мг%. Паралич мускулатуры и остановка дыхания возникают при гипермагнезиемии порядка 10-12 мг%.
Гипермагнезиемию у взрослых чаще наблюдают в амбулаторных условиях; в стационаре она преобладает в гинекологическом, хирургическом и психиатрическом отделениях (Приложение 5).
1.4.3. Гипо- и гиперфосфатемия
Гипофосфатемия развивается при недостатке витамина D3, вызванном стеатореей. В этих условиях экскреция с калом жиров приводит к потере витамина D. У взрослых это наиболее частая причина недостатка витамина D и развития гипофосфатемии.
Мальабсорбция возникает при ряде заболеваний печени и поджелудочной железы.
Выраженная гипофосфатемия наблюдается при синдроме первичного гиперпаратиреоза, связанного с гиперпродукцией ПТГ паращитовидными железами. В этих условиях ингибирована реабсорбция фосфатов в канальцах и, следовательно, увеличена его экскреция, повышен клиренс фосфатов с возникновением гиперкальциемии в условиях резорбции костной ткани с развитием остеопороза.
В отличие от специфических форм выраженной гипофосфатемии умеренное снижение фосфатов крови можно отметить при многих заболеваниях почек (в том числе тубулопатиях). При этом реабсорбция фосфатов снижается на уровне проксимальных канальцев нефрона; развивается фосфатурия, сопровождаемая снижением содержания фосфатов в крови.
Гипофосфатемия — симптом почечного тубулярного ацидоза (как наследственного, так и приобретенного), для которого характерны развитие метаболического ацидоза и повышение экскреции с мочой как фосфора, так и кальция. В условиях почечного тубулярного ацидоза в качестве компенсаторного механизма активируется секреция ПТГ, что усложняет дифференциальную диагностику первичного и вторичного гиперпаратиреоза.
Столь же часто (как и гипофосфатемию) в клинической биохимии отмечают случаи гиперфосфатемии. К ним относят первичный гипопаратиреоз, псевдогипопаратиреоз, хроническую почечную недостаточность и метастазы в кости (Приложение 6).
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Список использованных материалов
В работе были использованы диагностические наборы фирмы «Biocon» (Германия), адаптированные для автоматического биохимического анализатора Vitalab Flexor E. Для определения ионов кальция - FLUITEST® Ca-CPC: реагент/R1: буфер, реагент/R2: хромогенный реагент, О-крезолфталеиновый комплексон, 8-гидроксихинолин, соляная кислота, сурфактант, реагент/R4: стандарт (кальций). Для определения концентрации неорганического фосфата- FLUITEST® PHOS: реагент/R1: серная кислота, хлорид натрия, детергенты, реагент/R2: молибдат аммония, реагент/R4: стандарт (фосфат). Для определения ионов магния- FLUITEST® Mg-XB: реагент/R1: трис буфер (рН=11), ксилидил голубой, детергенты, реагент/R4: стандарт (магний). Для контроля качества исследования в работе были использованы лиофилизированные контрольные сыворотки на основе сыворотки человеческой крови - Contronorm® и Contropath®. Для калибровки автоматического анализатора использованы калибраторы Bio-Cal® L, Bio-Cal® Sel и Bio-Cal® E производства фирмы «Biocon» (Германия), адаптированных к данному анализатору.
Сыворотка крови предоставлена сотрудниками группы биохимии клинического отдела ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России.
2.2. Список использованного оборудования
Для определения концентрации ионов кальция, магния и неорганических фосфатов в сыворотке крови использовался автоматический биохимический анализатор Vitalab Flexor E компании Vital Scientific N.V. (Нидерланды) – это универсальная автоматическая система, имеющая производительность до 180 тестов в час, или 300 тестов в час (при использовании ионоселективного блока). В главном блоке анализатора компактно расположены все узлы, обеспечивающие измерения. Для хранения данных и настроек используется внешний компьютер, оборудованный удобным пользовательским интерфейсом. Точность заданных температур обеспечивается специальным термостатом.
Свободно программируемый анализатор может быть использован для диагностики плазмы и сыворотки крови, цереброспинальной жидкости и мочи.
Манипулятор реагентов оснащен термостатом для предварительного подогрева реагентов перед использованием.
Игла реагентов промывается внутри и снаружи после каждого дозирования.
За одну операцию может быть размещено до 51 пробы больных. В процессе работы возможна дозагрузка образцов.
Все типы измерений основаны на фотометрии. Длина волны автоматически определяется с помощью одного из 8 фильтров.
Рисунок 7. Автоматический биохимический анализатор Vitalab Flexor E
В ходе планирования экспериментов и для накопления, хранения и обработки экспериментальных данных были использованы следующие пакеты программ и программные продукты: Excel из пакета Office XP (“Microsoft”, США), Statistica 6.0 (“StatSoft, Inc.”, США).
2.3. О-крезолфталеин комплексоновый метод
Кальций определялся в сыворотке крови при помощи О-крезолфталеин комплексонового метода.
Колориметрическое определение концентрации кальция в сыворотке и моче основано на формировании окрашенных комплексов кальция и О-крезолфталеина. Ионы кальция образуют фиолетовый комплекс с О-крезолфталеиновым коплексоном в щелочной среде.
Для определения ионов кальция использовалась тест-система FLUITEST® Ca-CPC производства фирмы «Biocon» (Германия).
Концентрации реагентов:
Реагент/R1: буфер 350 ммоль/л
Реагент/R2: хромогенный реагент
О-крезолфталеиновый комплексон 0,16 ммоль/л
8-гидроксихинолин 6,9 ммоль/л
Соляная кислота 0,06 ммоль/л
Сурфактант 2%
Реагент/R4: стандарт
Кальций 2,5 ммоль/л
Приготовление реакционной смеси производилось в соответствии с инструкцией фирмы-произодителя.
Процедура определения ионов кальция осуществлялась при длине волны 550-590 нм, температуре +25˚С.
Расчет концентрации кальция:
(ΔАпробы/ ΔАстандарта)×конц. стандарта = концентрация кальция в мг/дл, где ΔАпробы- поглощение пробы, ΔАстандарта – поглощение стандарта
Концентрация стандарта: 10 мг/дл (2,5 ммоль/л)
2.4. Определение концентрации неорганического фосфата
Для определения концентрации неорганического фосфата использовался так называемый UV-тест.
Принцип теста состоит в том, что фосфат реагирует с молибдатом в сильнокислой среде, образуя комплекс.
Поглощение этого комплекса, близкое к ультрафиолетовой области спектра, прямо пропорционально концентрации фосфата.
Для определения неорганического фосфата используется тест-система FLUITEST® PHOS производства фирмы «Biocon» (Германия).
Концентрации реагентов:
Реагент/R1: (без реагента)
H2SO4 280 ммоль/л
NaCl 154 ммоль/л
Детергенты 2 %
Реагент/R2: (раствор молибдата )
H2SO4 280 ммоль/л
NaCl 154 ммоль/л
Молибдат аммония 3 ммоль/л
Реагент/R4: стандарт
Фосфат 5 мг/дл (1,62 ммоль/л)
Приготовление реакционной смеси производилось в соответствии с инструкцией фирмы-произодителя.
Процедура определения концентрации неорганического фосфата осуществлялась при длине волны 340 нм, температуре +25˚С.
Расчет концентрации фосфора производился по следующей форуле:
(ΔАпробы/ΔАстандарта)×конц. стандарта=концентрация фосфора, где ΔАпробы- поглощение пробы, ΔАстандарта – поглощение стандарта
Концентрация стандарта: 5 мг/дл (1,62 ммоль/л)
2.5. Ксилидил синий метод
Для определения концентрации ионов магния используется ксилидил синий метод, основанный на том, что магний, присутствующий в сыворотке крови и в других биологических жидкостях образует растворимый красный комплекс с щелочным раствором ксилидила голубого, который имеет голубую окраску при рН=9-10 (после добавления буфера). Интенсивность окраски магниевого комплекса пропорциональна концентрации магния и может быть использована для фотометрического определения.
Для определения концентрации магния в сыворотке крови используется тест-система FLUITEST® Mg-XB производства фирмы «Biocon» (Германия).
Концентрации реагентов:
Реагент/R1: (буферный реагент)
Трис буфер, рН = 11 250 ммоль/л
Ксилидил голубой 1 ммоль/л
Детергенты 15 г/л
Реагент/R4: стандарт
Магний 2 мг/дл (0,82 ммоль/л)
Приготовление реакционной смеси производилось в соответствии с инструкцией фирмы-произодителя.
Процедура определения концентрации неорганического фосфата осуществлялась при длине волны 520 нм, температуре +25˚С.
Расчет концентрации магния производился по следующей форуле:
(ΔАпробы/ΔАстандарта)×конц. стандарта=концентрация магния, где ΔАпробы- поглощение пробы, ΔАстандарта – поглощение стандарта
Концентрация стандарта: 2 мг/дл (0,82 ммоль/л)
2.6. контроль качества исследования
Для контроля качества исследования использовались Contronorm® и Contropath® производства фирмы «Biocon» (Германия) – лиофилизированные контрольные сыворотки на основе сыворотки человеческой крови. Основные компоненты и активности Contronorm находятся в нормальном диапазоне, а Contropath – в патологическом диапазоне.
Приготовление:
Осторожно открыть флакон, не допуская потери лиофилизированного материала, добавить ровно 5 мл бидистиллированной воды. Осторожно закрыть флакон, оставить на 30 мин. Полностью растворить содержимое, осторожно покручивая, не допуская образования пены. Не встряхивать. С готовым к употреблению контролем следует обращаться так же осторожно, как и с сывороткой или кровью пациентов.
Примечания:
Этот продукт был приготовлен только из крови индивидуально проверенных доноров, для которых, по методам, одобренными FDA, показано отсутствие антител к вирусу гепатита В и ВИЧ.
Для сведения к минимуму риска ВИЧ-заражения использованная сыворотка была подвергнута дополнительной обработке по специальной технологии.
Риск инфекционного заражения не может быть полностью исключен, поэтому с контролем следует обращаться так же, как и с пробами от пациентов.
2.7. Калибровка автоматического биохимического анализатора
Мультикалибратор Biocon предназначен для калибровки автоматических анализаторов при определении концентрации субстратов/электролитов и активности ферментов.
Калибратор Bio – Cal E изготовлен на основе сыворотки крови человека. Bio-Cal® L также представляет собой калибровочную сыворотку на основе сыворотки крови человека, поставляется в лиофилизированной форме. Концентрации и активности входящих в сыворотку компонентов подобраны с учетом оптимального качества калибровки различных автоматических анализаторов.
Заданные калибровочные величины были выведены посредством стандартных аналитических процедур, указанных в методике определения каждого компонента. Определение проводили в строго стандартных условиях на анализаторе производства «Hitachi» (Япония) и аналогичных анализаторах других производителей. В роли контрольных материалов использовали Контрольные сыворотки крови человека и базовые калибраторы.
Калибровочные значения получены в результате исследований, проводимых для каждого компонента в дублях, не менее чем в 6 лабораториях, в течение трех дней ежедневно, под координационным контролем Центра Стандартизации. Калибровочные значения представляют собой среднюю величину, выведенную из всех полученных результатов.
Мультикалибратор Bio-Cal® Sel сделан на основе сыворотки крови быка, содержит все аналиты, для которых выпускаются тест-системы «Biocon», кроме ферментов. Определение калибровочных значений проводилось экспериментально в 8 независимых лабораториях 12 дней подряд. Калибровочные значения отвечают средним значениям в 95% полученных результатов.
Приготовление:
Открыть флакон с лиофилизатом R1, не допуская потери лиофилизированного материала, добавить точно 3 мл растворителя R2. Осторожно закрыть флакон и растворить, аккуратно покручивая, в течение 30 мин, не допуская образования пены. Не встряхивать.
Этот материал был приготовлен только из крови доноров, не содержащих, по методам, одобренными FDA, антитела к вирусу гепатита В и ВИЧ.
Риск инфекционного заражения не может быть полностью исключен, поэтому с калибратором следует обращаться так же, как и с пробами от пациентов.
2.8. общая характеристика лиц, не работающих на химических предприятиях
Среди группы лиц,неработающих на химических предприятиях, было обследовано 47 человек. Среди них большую часть обследованных составили женщины – 59,6% (28 человек), 40,4% - мужчины (19 человек). Данная группа представлена работниками завода газового оборудования (ЗГО). Распределение населения по полу представлено на рисунке 8.
Средний возраст обследованного населения составил 42±0,59 лет. Средний возраст женщин - 45±0,32 года, мужчин - 38±0,57 лет.
По результатам периодических медосмотров 42,5% (20 человек) признаны здоровыми, 57,5% (27 человек) имеют те или иные заболевания.
На первом месте по распространенности среди выявленных заболеваний находятся болезни опорно-двигательного аппарата, в частности, остеохондроз. На его долю приходится 19,1% случаев.
Рисунок 8. Распределение по полу лиц, не работающих на химических предприятиях
Высокие цифры артериального давления зарегистрированы у 14,9% обследованных.
На третьем месте по распространенности находятся нарушения эндокринной системы, представленные ожирением различной степени – 10,6%.
Далее следуют заболевания желудочно-кишечного тракта, основную нозологию среди которых составляет хронический гастрит – 8,5%, заболевания дыхательных путей, представленные хроническим бронхитом, тонзиллитом – 8,5%, болезни глаза и его придаточного аппарата (миопия, пресбиопия, астигматизм) – 8,5%.
Наименьшее количество случаев приходится на заболевания мочеполовой системы – 6,4%, болезни нервной системы – 4,3%.
Процентное соотношение заболеваний среди населения, не занятого работой на химических предприятиях, представлено на рисунке 9.
Таким образом, основной процент заболеваний среди лиц, не работающих на химических предприятиях, приходится на болезни опорно-двигательного аппарата, представленных остеохондрозом, а также большим числом выявленной артериальной гипертензии.
Рисунок 9. Процентное соотношение больных и здоровых лиц среди работников ЗГО
2.9. общая характеристика работников ХП1
Для оценки состояния здоровья работников ХП1 были изучены результаты биохимического анализа крови у 94 человек. Распределение работников по полу представлено на рисунке 10.
Большинство обследованных составили мужчины – 68,1 % (64 человека), женщины – 31,9 % (30 человек). Средний возраст персонала – 35±0,55 года (мужчины – 34,6±0,53, женщины - 34,5±0,83 года).
Важно отметить, что большую часть (55%) обследованных лиц составили аппаратчики, слесари-ремонтники и сортировщики, то есть работники, принимающие непосредственное участие в технологическом процессе. Именно эта часть персонала объекта постоянно работает с использованием полного комплекта СИЗ и является группой повышенного профессионального риска.
Большая часть обследованного персонала, по результатам проведенного медосмотра, была признана здоровой – 57,4% (54 человека). Наличие заболеваний обнаружено у 42,6% обследованных (40 человек).
Рисунок 10. Распределение по полу работников ХП1
Первое место занимают болезни нервной системы. Их удельный вес от общего количества заболеваний составил 14,9%. В данной структуре наибольшее число случаев приходится на патологию со стороны периферической нервной системы, в которой основная нозология представлена болями внизу спины, радикулитом и цервикалгией. Из органических заболеваний ЦНС основная нозология представлена прогрессирующей сосудистой лейкоэнцефалопатией и церебральным атеросклерозом – 5,3% случаев.
На втором месте по распространенности – болезни эндокринной системы. Их удельный вес составляет 10,6% от общего количества. В данной нозологии наибольшее число случаев приходится на ожирение (8,5%).
Далее по распространенности следуют болезни глаза и его придаточного аппарата (миопия, пресбиопия, астигматизм). На их долю приходится 9,6% от всех обнаруженных случаев болезней. Тот же процент характерен и для заболеваний верхних дыхательных путей.
Среди заболеваний опорно-двигательного аппарата наибольшее число случаев приходится на остеохондроз, что составило 8,5%. Тот же процент случаев приходится на воспалительные заболевания половой системы.
Выявлены аномальные показатели артериального давления у работников ХП1 при отсутствии диагноза. На их долю приходится 8,5% случаев от общего количества.
Артериальная гипертензия и варикозное расширение вен зарегистрированы в 5,3% случаев. Наименьшее количество случаев приходится на заболевания мочевыводящей системы – 3,2%, заболевания желудочно-кишечного тракта – 2,1%, доброкачественные новообразования – 2,1%, сахарный диабет – 2,1% (рисунок 11).
Рисунок 11. Процентное соотношение больных и здоровых лиц среди работников ХП1
Анализируя результаты периодических медосмотров можно сделать вывод о наличии ряда заболеваний, основной процент которых составляют болезни нервной системы (прогрессирующая лейкоэнцефалопатия, церебральный атеросклероз) и нарушения эндокринной системы, представленные ожирением различной степени. Велики также аномальные показатели артериального давления. Данная категория работающих требует дополнительного обследования и постоянного наблюдения.
2.10. общая характеристика работников ХП2
Среди лиц, работающих на ХП2 было обследовано 99 человек. Средний возраст персонала - 38±0,67 лет. Среди них большую группу составили женщины – 58,5% (58 человек), средний возраст - 37±0,93 лет. Мужчин обследовано 41,4% (41 человек), средний возраст - 39±0,70 лет. Распределение работников по полу представлено на рисунке 12.
Рисунок 12. Распределение по полу работников ХП2
Большая часть персонала, по результатам медосмотра, были признаны здоровыми (79 человек - 79,8% от обследованных), у 20,2% имеются те или иные заболевания.
Среди выявленных патологий превалируют нарушения эндокринной системы (ожирения различной степени) – 8% (8 человек от общего количества обследованных. Артериальная гипертензия была также выявлена у 8%.
На долю заболеваний опорно-двигательного аппарата приходится 6%. Основная нозология в данной группе представлена остеохондрозом.
Диагноз прогрессирующая сосудистая лейкоэнцефалопатия присутствует у 7% обследованных, у 1 % была выявлена стенокардия, ИБС (рисунок 13).
Рисунок 13. Процентное соотношение больных и здоровых лиц среди работников ХП2
Таким образом, основная патология у работников ХП2 представлена наличием нарушений со стороны эндокринной системы (ожирение) и высокими цифрами АД, что требует проведения дополнительного обследования и наблюдения.
2.11. методы статистической обработки
Описание количественных признаков и статистический анализ данных в полученных выборках проводили в соответствии с рекомендациями, изложенными в руководствах [25,26,52].
Биохимическое исследование сыворотки крови производилось у работников двух разных химических предприятий Волгоградской области и у лиц, не работающих на предприятиях химического профиля. Общее количество обследованных составило 240 человек (94 человека – ХП1, 99 человек – ХП2 и 47 человек – группа сравнения – работники завода газового оборудования).
Центральная тенденция выборки и рассеяние количественных признаков описаны с помощью среднего значения и среднеквадратичного отклонения.
Сравнение групп по количественному признаку производилось с использованием критерия Манна-Уитни. Различие между группами существует при уровне статистической значимости р<0,05.
Описание взаимосвязи количественных признаков производилось с помощью параметрического корреляционного анализа Пирсона.
Все статистические расчеты проводили с применением пакета прикладных программ Statistica for Windows 6.0, фирмы StatSoft, Inc. (США).
Глава 3. Результаты исследований
3.1. Содержание кальция, магния и неорганического фосфата в сыворотке крови у лиц, не работающих на химических предприятиях
Среди работников ЗГО было обследовано 47 человек.
Значение основных параметров описательной статистики для группы работников ЗГО представлено в таблице 4.
Таблица 4