Клиническая биохимия

• Лектор: профессор кафедры
биохимии
• Доктор медицинских наук
• МАЯНСКАЯ НАИЛЯ НАЗИБОВНА
• Биохимические методы
исследования
• Медицинскую биохимию можно
представить как совокупность
следующих разделов:
•
• Клиническая биохимия – это клиникодиагностическая наука, в задачи которой
входят
разработка
и
использование
стандартных
методов
диагностики,
контроля над течением заболевания с
позиции биохимии. Клиническая биохимия
позволяет существенно облегчить научно
обоснованную постановку диагноза, выбор
лечения
методов
предупреждения
заболевания. Она позволяет ответить на
вопросы: что исследовать? зачем? о чем
говорят полученные результаты?
• Клиническую биохимию можно охарактеризовать
как биохимию на службе диагноза и лечения.
• Клиническая
лабораторная диагностика
доминирует в постановке диагноза
• в
эндокринологии,
патологии
паренхиматозных органов и миокарда, в
гастроэнтерологии,
токсикологии,
при
нарушениях иммунного статуса.
• Оценке этиологии инфекционного процесса,
диагностике и мониторировании состояния
больного в неотложных состояниях, в
отделении реанимации и блоке интенсивной
терапии.
Применение биохимических исследований
в клинике
• Задачи патологической биохимии
включают:
• -Исследование
химического
состава
организма, органов, клеток, субклеточных
структур в условиях патологии;
• -Изучение
изменений
отдельных
компонентов
организма
в
течение
болезни, качественную и количественную
оценку отклонений
от нормальных
метаболических путей при заболеваниях;
• -
• -Разработку
биохимических
показателей,
характеризующих
состояние здоровья или болезни;
• -Установление
специфических
признаков для выявления факторов
риска, постановки точного диагноза,
целенаправленного
лечения,
для
выработки критериев контроля над
течением
заболевания,
реконвалесценции и реабилитации.
• -Изучение
биохимических
основ
заболеваний позволяет обосновать
тактику обследования и лечения
больного.
Место клинико-биохимических исследований в
дивгностическом процессе
• Биохимические основы
патологических состояний
• Патологическая биохимия исходит из
положения, что все заболевания имеют
биохимическую основу и являются
проявлением нарушений:
• - в структуре молекул;
• - в ходе химических реакций и
процессов.
• Необходимо
учитывать,
что
не
любые
изменения в первичной структуре молекул и не
любые частичные изменения в механизме
превращения
тех
или
иных
веществ
обязательно вызовут нарушения процессов
жизнедеятельности.
• В то же время любые нарушения нормальных
функций организма обязательно в своей основе
имеют нарушения процессов обмена на
молекулярном уровне.
• Нет болезней молекул, а есть патологические
состояния
организма,
выражающиеся
в
нарушении функций отдельных
органов,
систем и целого организма.
• К
основным положениям, которые позволяют
рассматривать заболевание с биохимических
позиций, относятся следующие:
• 1. Многие болезни детерминированы генетически.
• 2. Все классы биомолекул, найденные в клетке,
могут изменять свою структуру, функцию или
количество при том или ином заболевании;
биомолекулы могут вовлекаться в процесс
первично или вторично.
• 3. Заболевания могут вызываться дефицитом или
избытком определенных молекул (витаминов,
гормонов).
• 4. Различные биохимические механизмы могут
приводить к сходным патологическим, клиническим
и лабораторным проявлениям.
• Каждый из факторов вызывает развитие
одной или нескольких «критических»
химических
реакций,
образование
«критических» молекул в организме.
• У организма имеется ограниченный
набор процессов реагирования на
патогенные факторы. Эти процессы
реагирования
можно
назвать
патологическими.
К
ним
относят
воспаление (острое и хроническое),
фиброз, дегенерацию, гипертрофию и
атрофию органа, неоплазию, смерть
клетки и др.
• Клиническая
биохимия
изучает
биохимическую
симптоматику
заболеваний.
• При переходе от состояния здоровья к
состоянию болезни редко происходят
резкие изменения в системах организма.
Зачастую такие резкие переходы связаны
с действием экстремальных патогенных
факторов.
• В развитии заболевания выделяют несколько
стадий: 1) преморбидную,
• 2) стадию клинических симптомов,
• 4) стадию выздоровления.
• В преморбидной стадии еще
могут
быть
незаметны
клинические, а в большинстве
случаев и субъективные, признаки,
но уже есть регистрируемые
изменения
параметров
биохимических
глюкозотолерантный
сахарном диабете).
(например,
тест
при
• С
момента
обращения
к
врачу
начинается процесс диагностики.
Составной частью этого процесса
является биохимическое обследование
пациента.
Результатами
такого
исследования будут биохимические
показатели.
• При патологии наблюдаются изменения,
вызванные как самим патологическим
процессом,
так
и
возникающими
метаболическими нарушениями. Эти
изменения отражаются в биохимических
показателях,
которые
могут
увеличиваться
или
снижаться,
появляться или исчезать, может
изменяться динамика роста или
снижения того или показателя.
Динамика заболевания
• Биохимические исследования в клинике
• Чаще
всего
биохимические
лаборатории выполняют «базовые»
или
«основные», исследования –
наиболее часто затребуемые врачами
тесты, диагностически значимые у
многих
пациентов.
Распространенными
являются
определенные
комбинации
биохимических
исследований
(мочевина и электролиты, тесты
для определения функции печени,
газы крови).
• Ряд специальных исследований для
диагностики редких заболеваний может
выполняться
только
в
крупных
лабораториях или диагностических
центрах.
• Еще
одна
группа
биохимических
исследований связана с необходимостью
срочного принятия решения клиницистами
в экстренных ситуациях – это так
называемые ургентные тесты, или
тесты при неотложных состояниях.
• В настоящее время в биохимических
лабораториях
выполняется
около
400
различных тестов: от очень простых
(определение содержания натрия, сахара) до
очень
сложных
(ДНК-анализ,
скрининг
лекарственных рецепторов, разделение ЛПфракций).
• В современной лаборатории задействованы
биохимические,
иммунологические,
иммунохимические,
микробиологические
анализаторы.
Большое
распространение
получили
методы
«сухой
химии»
(Диагностические полоски и слайды), принцип
полимеразной
цепной
реакции
(ПЦР),
технология микрочипов для ДНК-диагностики.
• Многие
диагностические
дисциплины
в
клинической
медицине
основаны
на
использовании
одного
физико-химического
метода. Это относится
к рентгенологии,
радиологии,
ультразвуковым
методам.
В
клинической
лаборатории
одновременно
задействованы многие физико-химические
методы: спектрофотометрия, флюорометрия,
поляризация флюоресценции, амперометрия,
потенциометрия, кулонометрия, разные виды
хроматографии, масс-спектрометрия, ядерномагнитный резонанс, специфические методы
биофизики.
Диаграмма процесса клинико-биохимического
исследования
• Для различных патологических состояний
(кроме
генетически
обусловленных)
биохимические сдвиги не являются строго
специфическими, и поэтому учитываются
главным
образом
такие
критерии,
как
«больше-меньше»,
«продолжительнеебыстрее»,
«наличие-отсутствие»
органоспецифических
показателей,
изоферментов
и
т.п.
По
сути
дела,
оцениваются, по сравнению с показателями
у здоровых людей, степень и время
возникновения в организме изменения
уровня
того
или
иного
показателя,
продолжительность
развившихся
нарушений
• Диагностическая чувствительность того
или иного теста тем больше, чем
адекватнее его выбор, чем больше
различия между показателями у
здоровых и больных людей, чем
продолжительнее период изменений,
отражающих
динамику
болезни.
Обнаружение
соответствующих
изменений
и
является
целью
биохимических исследований.
•ПЕРЕРЫВ
• Правильно выбрать биохимический тест —
значит,
учесть
совокупность
анамнестических и клинических данных,
которые могли бы ориентировать на
предполагаемый
диагноз,
а
в
ходе
дальнейших наблюдений позволили бы
учитывать особенности динамики того или
иного избранного показателя, связанного
как с самим патологическим процессом,
так
и
с
особенностями
больного,
возможным влиянием факторов, в том
числе лекарственных препаратов.
• Аналитический
этап
–
наиболее
совершенный. При наличии в лаборатории
биохимических автоматизированных систем
выполнение его происходит автоматически,
включая и статистические параметры оценки
контроля
качества
для
каждого
из
анализируемых образцов.
• Здоровый
человек
имеет
постоянный
биохимический состав крови. Содержание ее
компонентов
находится
в
определенных
пределах
(референтные
уровни),
характерных для человеческой популяции.
• Наиболее сложным этапом контроля качества
является постаналитический. Суть этого
этапа
составляет
диагностическая
интерпретеация выполненных исследований.
•
Оценка лабораторной информации, ее
обобщение и формирование диагноза
являются
основой
диагностического
процесса в КДЛ.
•
Для эффективного использования в
клинике данных биохимического анализа врач
должен
понимать
взаимосвязь
между
молекулярными
процессами
и
физиологическими
функциями
клетки
и
организма.
• При трактовке полученных результатов
необходимо
учитывать
ряд
методологических моментов:
• 1) Химический состав крови и мочи
отражают состояние обмена веществ
организма человека.
• 2)
Подавляющее
большинство
заболеваний
сопровождается
изменениями в содержании отдельных
веществ и ионов в крови и моче, других
биологических жидкостях. Многовековой
опыт медицины позволяет рассматривать
кровь как зеркало обмена веществ.
•
Содержание
каждого
отдельного
биохимического компонента в крови и
моче отражает деятельность многих
органов
и
систем,
а
также
собственную
функцию
данной
жидкости.
Поэтому,
оценивая
полученные результаты, следует их
рассматривать
в
свете
одновременного воздействия многих,
нередко конкурирующих друг с другом
факторов, взвешивать их относительное
влияние
на
определенный
биохимический компонент.
•
•
3. Содержание ряда веществ в крови и моче
подвержено
ритмическим
изменениям,
отражающим
периодические
воздействия
внешних и внутренних факторов (смена
времени года, лунные месяцы, смена
времени суток и т.д.). Это нужно учитывать при
интерпретации данных.
4. Биохимический состав крови, мочи, других
биожидкостей, его изменения под влиянием
стандартных
нагрузок
могут
иметь
индивидуальные колебания у отдельных
людей, отражающие влияние биологических
факторов (фено-, генотип, возраст, пол,
суточные,
месячные,
сезонные
ритмы
отдельных
показателей),
факторов
социальных
(особенности
образа
жизни,
питания, трудовой деятельности, вредные
привычки – курение, прием алкоголя),
природных факторов.
•
•
5. При принятии решения об отклонении
биохимических параметров от нормы
следует ориентироваться не на средние
показатели, а на справочные величины,
получаемые с учетом влияния все
указанных выше факторов.
6. Для получения достоверных результатов
биохимических исследований необходимо
обеспечить строгое соблюдение правил
взятия
образцов
крови
и
мочи,
правильного
их
хранения
и
транспортировки
в
лабораторию.
Выполнение этих правил полностью
зависит от клинического персонала, самого
обследуемого и должно находиться под
контролем врача.
•
7. Диагностическое значение результатов
биохимического анализа зависит от степени
связи
исследуемых
параметров
с
патологическим
процессом. Содержание
большинство биохимических компонентов
крови, мочи, биожидкостей зависит не от
одного, а от нескольких факторов. Большая
часть установленных в ходе исследований
изменений
должна
рассматриваться
с
позиций вероятностного, многофакторного
подхода. Должны учитываться величины
диагностической
чувствительности,
специфичности,
эффективности
используемых биохимических тестов.
• Есть еще понятия точности и аккуратности.
Точность
–
это
воспроизводимость
аналитического
метода.
Аккуратность
определяют как соответвсткие измеренных
уровней
реальным
результатам.
Представления об этих понятиях дает аналогия
с мишенью:
• Биохимические исследования, проводимые вне
лабореторий
• Методы
определения
и
измерения
некоторых
биологических веществ в крови и моче стали такими
простыми и доступными, что они могут выполняться
вне лабораторий самими пациентами, врачами или
медсестрами. Желание и необходимость получения
быстрых результатов со стороны пациентов, ожидаемая
коммерческая прибыль производителями являются
хорошими стимулами для разработки необходимого
оборудования и наборов реагентов.
• Наиболее частым из анализов, выполняемых вне
лаборатории является определение концентрации
глюкозы в образце крови, полученной из пальца.
Особенно это важно для больных сахарным диабетом,
нуждающихся в постоянном контроле за уровнем
глюкозы.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Исследования крови, выполняемые вне лабораторий
• Анализируемый показатель
• Случаи применения
Газы крови
Кислотно-основный
статус
Глюкоза
Сахарный диабет
Мочевина
Болезни почек
Креатинин
Болезни почек
Билирубин
Желтуха
новорожденных
Холестерин
Риск ИБС
Лекарственные средства
Переносимость и
токсичность
Салицилаты
Диагностика
отравления
Парацетамол
Диагностика
отравления
• Многие используемые тест-системы
являются полуколичественными; чаще
всего они выполнены в виде бумажных
полосок,
на
которые
наносится
небольшое количество свежей мочи.
Результат обычно оценивается спустя
определенное
время
сравнением
полученного результата (изменение или
появление окраски) со стандартной
шкалой, находящейся на контейнере с
тест-полосками.
•
• Исследования мочи, выполняемые вне лабораторий
Анализируемый показатель Случаи применения
• Кетоны
Диабетический кетоацидоз,
• Белок
Болезни почек
• Эритроциты/гемоглобин Болезни печени желтуха
•
Билирубин
Уробилиноген
Желтуха / гемолиз
• рН
Почечный тубулярный ацидоз
• Глюкоза
Сахарный диабет
• Хорионический гонадотропин Тест на беременность
• Способы выражения биохимических
результатов
•
Большинство
биохимических
анализов являются количественными,
хотя
качественный
и
полуколичественный анализы также
имеют место при биохимических
исследованиях. Многие тесты измеряют
количества анализируемого вещества в
небольшом объеме образцов, таких, как
кровь, плазма, сыворотка, моча или другие
жидкости и ткани. Результаты тестов
выражаются в молярных единицах.
• Результаты энзимологических исследований
обычно выражаются не в молях, а в единицах
ферментативной активности.
•
Большие молекулы (белки) измеряются в
граммах или миллиграммах.
•
Газы крови (РСО2 или РО2) выражаются в
килопаскалях (кПа).
• Чувствительность
определяется
наименьшим количеством вещества, которое
может
быть
идентифицировано.
Специфичность
отражает
способность
метода определять исследуемое вещество
при наличии потенциально похожих веществ
• Моль любого вещества содержит 6*1023
молекул.
Молярное
выражение
концентрации характеризует, сколько
молекул
анализируемого
вещества
находится
в
образце.
Молярные
единицы могут быть переведены в
массовые единицы: один моль – это
молекулярная масса вещества в
граммах.
•
Результаты
биохимических
исследований обычно представляются
как концентрация веществ, т.е. число
молей в одном литре (моль/л).
• ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
В КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКИХ
ЛАБОРАТОРИЯХ
• В 1960 г. Генеральная конференция по
мерам и весам приняла Международную
систему
единиц
—
СИ
(Systeme
Internationale
—
SI)
как
единую
универсальную
систему
для
всех
отраслей науки, техники и пр| изводства.
Начиная с 80-х годов XX века в нашей
стране все результат измерений в
практике
клинико-диагностических
лабораторий
старак
насколько
это
возможно, выражать в единицах СИ.
• В
основу
СИ
(табл.1
положена
метрическая система (в переводе с
греческого метрон — мера).
• Рекомендации по введению Международной
системы единиц СИ в медицине
• В клинической лаборатории в принципе ничто не должно
изменяться: нет предписаний о том, чтобы впредь все
измеряемые величины относились к литру, вместо 100
мл (дл), нет необходимости количество сахара в моче
измерять в молях вместо в граммов. Никто серьезно не
думает о том, чтобы выражать состав лекарств в молях
вместо граммов.
•
Введение системы СИ связано с определенными
трудностями
нормирования
методов
исследования
и
формулировки
результатов
анализов. Поэтому многие международные комиссии
представили рекомендации относительно практического
использования единиц СИ, которые используются с
целью международного унифицирования.
• Международный комитет по стандартизации в
гематологии (ICSH), Международная федерация
клинической химии (IFCC), Международная
ассоциация анатомической и клинической
патологии
(WAPS) сделали
совместное
заявление:
• 1.
Международная
система
единиц
рекомендуется для всеобщего применения.
• 2. Предпочитаемая единица объема – литр.
• 3. Для обозначения кратных и дольных
единиц следует использовать только одну
приставку,
которая
должна
стоять
в
числителе.
Исключение
составляет
килограмм, который может стоять и в
знаменателе.
• 4. Измеряемые величины
веществ с
достаточно
известной
химической
структурой должны быть представлены
как количество вещества в молях.
• 5. Каждая измеряемая величина должна
содержать
следующие
5
значений:
система, компоненты, вид измеряемой
величины, численное значение и единицу.
• Из 7 основных единиц СИ, в клинической
практике используют только 3:
• метр (м);
• килограмм (кг);
• моль.
• Единица длины — метр и единица массы —
килограмм широко используются в клинике и
хорошо знакомы большинству медицинских
работников.
Понятие
«моль»
—
требует
пояснения.
• Моль — это количество вещества, масса которого
в граммах экий валентна его молекулярной
(атомной) массе. Это удобная единица измерения,
так как 1 моль любого вещества содержит
одинаковое количество частиц — 6,022-1023
(число Авагадро).
• Рассмотрим на ряде примеров, как можно
определить 1 моль вещества.
• Чему равен 1 моль калия (К)? Калий представляет
собой одноатомный элемент с атомной массой 39
(по таблице Д.И. Менделеева), следовательно, 1
моль калия равен 39 г.
• Чему равен 1 моль натрия хлорида (NaCl)? Молекула
натрия хлорида состоит из одного атома натрия и
одного атома хлора. Атомная масса натрия равна 23,
хлора — 35,45. Отсюда 1 моль натрия хлорида = 23 +
35,45 = 58,45. Таким образом, 1 моль натрия хлорида
равен 58,45 г.
• Чему равен 1 моль глюкозы? Молекула глюкозы
состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и
6 атомов кислорода (молекулярная формула
глюкозы С6Н1206). Атомная масса углерода равна
12, водорода — 1, кислорода — 16.
• Отсюда 1 моль глюкозы = 6х12+12х1+6х16=180.
• Таким образом, 1 моль глюкозы равен 180 г.
• Приведенные примеры показывают,
каким образом знание молекулярной
формулы
вещества
позволяет
использовать моль в качестве единицы
его количества. Однако для некоторых
молекулярных
комплексов,
присутствующих в крови (например,
белков), точная молекулярная масса не
определена.
Поэтому
для
них
невозможно использовать моль как
единицу измерения.
• При измерении объема единицы в системе
СИ должны базироваться на метре,
например, метр кубический (м3), сантиметр
кубический (см3), миллиметр кубический
(мм3).
• Однако при введении Международной
системы единиц было решено оставить
литр в качестве единицы измерения
жидкостей. Литр (л) по сути является
основной единицей объема в системе СИ. В
клинической и лабораторной практике
применяются следующие единицы объема:
• децилитр (дл) — 1/10 (10 -1) литра;
• сантилитр (сл) — 1/100 (10 -2) литра;
• миллилитр (мл) — 1/1000 (10 -3) литра.
• В клинической лабораторной диагностике
Международную систему единиц применяют в
соответствии со следующими правилами
– В качестве единиц объема применяют литр.
– Концентрация измеряемых веществ указывается
как молярная (моль/л) или как массовая (г/л)
концентрация.
– Молярная концентрация используется для веществ
с известной молекулярной массой.
– Массовую концентрацию используют для веществ,
молярная масса которых неизвестна.
– Плотность указывается в г/л, клиренс (от англ.
clearance очищение; в медицине — скорость
очищения крови или других тканей организма от
какого-либо вещества в процессе его химических
превращений, перераспределения в организме
и/или выдел из организма) — в мл/с.