Что такое карбогемоглобин и какая его норма должна быть в крови. Сравнительный анализ методов количественного определения карбоксигемоглобина

Дыхание — непременное условие жизнедеятельности клеток организма, которые поглощают кислород и выделяют двуокись углерода. Функцию транспортного средства, доставляющего О2 и выводящего СО2, выполняет кровь. Карбогемоглобин — это ее важная составляющая, участвующая в газообмене.

Что это такое

Гемоглобин (Hb) состоит из гема, соединения, содержащего железо, и белкового вещества глобина. Связываясь с О2, поступающим в кровь из легких, Hb снабжает им ткани, а соединяясь с СО2, очищает их от двуокиси углерода и доставляет ее к альвеолам, через которые этот газ удаляется в атмосферу.

Существуют 3 фракции (вида, модификации) гемоглобина, обусловленные физиологическими функциями. Соединяясь с О2, Hb превращается в оксигемоглобин НbО2. Это ярко-красное вещество преобладает в артериальной крови. Кроме того, оно содержится и в миокарде, во всех скелетных мышцах. Мышечный гемоглобин связывает около 10-14% всего О2 в организме. Миоглобин обеспечивает мышцы кислородом, когда они сокращаются, поскольку в это время кровоток приостанавливается.

НbО2, отдав тканям кислород, преобразуется в восстановленный (редуцированный) гемоглобин HНb. Эта субстанция содержится в венозной крови, обуславливая ее темно-вишневую окраску.

Соединение гемоглобина с углекислым газом называется карбогемоглобином. НbСO2 выводит двуокись углерода из клеток и транспортирует в легкие до 20% этого газа. Карбогемоглобин тоже содержится в венозной крови. Hb непрерывно преобразуется из оксигемоглобина в карбогемоглобин и обратно.

Кроме того, Hb образует стойкое соединение с глюкозой, содержащейся в крови. При диабете уровень гликированного гемоглобина HbA1c существенно возрастает. По динамике его концентрации можно судить об эффективности лечения этого заболевания.

Еще одна модификация Hb — фетальный гемоглобин, который содержится в крови новорожденных и исчезает к 1 году. Его наличие у взрослых свидетельствует о нарушениях в организме.

Однако Hb может видоизменяться, образуя и патологические модификации. Соединение гемоглобина с угарным газом называется карбоксигемоглобином. HbСО утрачивает способность транспортировать О2, поэтому клетки испытывают острое кислородное голодание. Анализ на наличие карбоксигемоглобина используется в криминалистике, поскольку позволяет выявить скрытые следы крови. Так, например, отсутствие HbСО в костной ткани трупного материала доказывает, что погибший был уже мертв до начала пожара.

От сильной гипоксии ткани также страдают, когда Hb окисляется и двухвалентное железо в геме замещается трехвалентным Fe. Образующийся при этом метгемоглобин HbMet настолько прочно связывается с О2, что практически не отдает его клеткам. Такое патологическое состояние наступает при отравлении нитратами, нитритами, анилинами, перекисью водорода, марганцовокислым калием, бертолетовой солью и другими веществами-окислителями.

Норма и отклонения

Количество гемоглобина в крови считается оптимальным в следующих пределах (г/л):

• у мужчин: 130-160, после 55-60 лет — 120-140;
• у женщин: 120-140, при беременности — 110-150;
• у детей: до 6 лет — 110-140, до 15 лет — 115-150;
• у жителей высокогорных районов: на 10-20 г/л выше.

Карбоксигемоглобин обнаруживается у некурящих в диапазоне от 0,5 до 1,5%, а у курильщиков — от 4 до 9% от всего объема Hb. О тяжелых отравлениях свидетельствуют показатели более 20%.

Норма в крови метгемоглобина — 0,04-1,52 %. При отравлениях концентрация HbMet достигает более 15%. Летальный исход наступает, если отклонения в показателях превышают 70%.

Проведение и расшифровка анализа

Результаты исследования Hb в медучреждениях нередко отличаются друг от друга, поскольку лаборатории оснащены приборами разных поколений. При проведении анализов крови нередко сказывается и субъективный фактор, зависящий от квалификации лаборанта. Кроме того, следует иметь в виду, что количество гемоглобина максимально вечером и минимально утром.

Сегодня наиболее распространен традиционный метод Сали. Содержание Hb определяют, добавляя к крови соляную кислоту. При этом гем, соединяясь с HCl, преобразуется в кристаллический гемин. Анализы биоматериалов на гемин применяются в судебной медицине для выявления следов крови.

Наиболее точные результаты дает автоматизированный метод с использованием гемометра. Такое исследование проводится гораздо быстрее. Но и при этом методе возможны незначительные расхождения показателей. Однако при расшифровке анализа следует обращать внимание на большие отклонения от нормы Hb, которые свидетельствуют о патологических процессах.

Так, избыток гемоглобина может быть следствием:

• легочной недостаточности;
• обезвоживания организма;
• химических отравлений;
• заболеваний крови, печени, кишечника;
• пороков сердца и др.

Дефицит Hb может быть признаком:

• анемий различной этиологии;
• нарушений менструального цикла;
• эрозий и изъязвлений ЖКТ;
• внутренних кровотечений;
• инфекций;
• воспалительных процессов с отечностью;
• сахарного диабета;
• заболеваний почек;
• злокачественных опухолей и других патологий.

При существенных отклонениях гемоглобина от нормы следует незамедлительно пройти углубленное обследование организма. Вовремя назначенное лечение позволит избежать развития многих опасных заболеваний.

Вконтакте

СО не требует специальных методов изолирования, работают с мышечной тканью в случае пожара (нет крови) или с кровью.

Образуется при неполном сгорании древесины, м.б. обнаружен в выхлопных газах машин (13%), в табачном дыму (1%).

CO является кровяным ядом, проникает через дыхательные пути и связывается с Hb крови, образуя довольно прочные соединения. Сродство СО к Hb в 300 раз выше, чем у кислорода. В крови лиц, отравленных СО содержится дезоксигемоглобин, оксигемоглобин, карбоксигемоглобин, а также может содержаться некоторое количество метгемоглобина, который при отравлениях СО не связывается с оксидом углерода. В тканях мышц лиц с подозрением на отравление СО содержится дезоксимиоHb (МHb), оксимиоHb (ОМHb), карбоксимиоHb (COMHb),

3 стадии отравления:

Смертельная концентрация СО в крови >60%.

Идентификация:

1. Химические методы.

Берется ярко-красная кровь или мышечная ткань.

2. Спектральные методы.

а) При помощи спектроскопа (прибор для визуальной спектроскопической диагностики). Исследуемую кровь разводят водой до светло-розовой окраски и смотрят ее спектр. При этом спектр крови, содержащей дезоксиHb имеет одну широкую полосу при 550 нм. Спектр оксигемоглабина содержит две полосы при 557-589 нм и при 536-556 нм.

Карбоксигемоглобин содержит 2 полосы при 564-579 нм и при 523-536 нм. Берут исследуемую кровь и смотрят в спектроскоп. Наблюдается 3 полосы поглощения (COHb, OHb, Hb). Далее к крови добавляют дитионит натрия. OHb восстанавливается до Hb, а COHb не восстанавливается. Если остается 3 полосы поглощения, то было отравления, а если остается только одна, то не было. Метод удобен, если содержание COHb в крови составляет 10-30%.

б) Основной метод – СФМ.

Берут исследуемую кровь и смотрят – 2 пика. Добавляют дитионит Na. Если сохраняются 2 пика, то отравление было (COHb не восстанавливается), а если они сливаются в один, то отравления угарным газом не было (OHb восстанавливается).

Количественное определение:

1. Берется донорская кровь без CO, разводится раствором NH4OH, отфильтровывается и добавляется восстановитель Na2S2O4. Наблюдаем спектр гемоглобина (максимум при 550 нм). Через кровь с подозрением на CO пропускаем CO (для того, чтобы его получить, к формальдегиду прибавляем H2SO4) чтобы полностью перевести OHb, Hb, MetHb в COHb и затем смотрим спектр (2 максимума, характерные для COHb). Оба спектра накладываем друг на друга и получаем три изобестические точки в местах пересечения при 550, 560 и 580 нм.

В этих точках пересечения оптические плотности COHb и Hb будут одинаковыми. На основании экспериментальных данных, наибольшая разница оптической плотности COHb и Hb наблюдается при 538 нм. Рассчитываем содержание COHb по формуле:

В исследуемую кровь, взятую на анализ, добавляют дитионит натрия и снимают спектр при 538 и 560 нм. Коэффициенты 0,76 и 0,38 для каждого прибора индивидуальны.

2. Газохроматографическое определение. В пенициллиновый флакон помещают 2,5 мл крови + 0,5 мл к.H2SO4 и 1,0 феррацианида калия. Закрывают резиновой пробкой, фиксируют (под обкатку), встряхивают 30 секунд, отбирают газовую фазу и вводят в хроматограф. На хроматограмме 2 пика – воздуха и CO. Определяют по времени удерживания.

Исследование кислотно-щелочного состояния (КЩС) или кислотно-основного состояния (КОС) имеет важное значение в диагностике и лечении различных неотложных состояний, в том числе хирургических.

Под кислотностью и щелочностью понимают концентрацию свободных ионов водорода (Н +) в растворе, т.е. рН крови. Для эффективного протекания процессов жизнедеятельности концентрация свободных ионов водорода (Н +) должна находится в жестких пределах. В действительности исследование КЩС включает наряду с измерением рН определение и физиологически важных газов, присутствующих в крови (кислорода – О 2 и углекислого газа – СО 2) и еще около 20-ти других параметров. Все эти показатели и их значения тесно взаимосвязаны друг с другом.

У пациентов реанимационного и операционного блоков могут наблюдаться существенные изменения этих показателей в течение коротких промежутков времени. Исследования КЩС, в отличие от всех других видов лабораторных анализов, выполняется на пробах артериальной крови.

Для нормального функционирования всех клеток организма необходим кислород (О 2). Решающая роль в транспорте кислорода к тканям принадлежит содержащемуся в эритроцитах гемоглобину. Под термином «гемоглобин» подразумевают несколько форм гемоглобина, которые присутствуют в крови человека, как в норме, так при патологии. Более 98% кислорода, поглощенного легкими из вдыхаемого воздуха, переносится к клеткам организма кровью в виде оксигемоглобина. В норме в крови в небольших количествах присутствуют фракции гемоглобина, не способные переносить О 2 – дисгемоглобины (сульфгемоглобин, метгемоглобин, карбоксигемоглобин).

Метгемоглобин постоянно образуется в результате нормального метаболизма клеток организма. Метгемоглобин содержит трехвалентное железо и не способен к транспорту кислорода! При образовании значительных количеств метгемоглобина транспортировочная функция крови резко нарушается. В организме существует механизм регуляции уровня метгемоглобина в крови, который поддерживает долю этой фракции не выше 1,0 – 1,5% от общего гемоглобина.

Карбоксигемоглобин - прочное соединение гемоглобина (Hb) и угарного газа (СО). Карбоксигемоглобин образуется очень быстро, поскольку способность присоединяться к гемоглобину у угарного газа примерно в 200 раз выше, чем у кислорода. Карбоксигемоглобин не способен переносить кислород к тканям организма, поэтому при отравлении окисью углерода у человека может быстро наступить смерть. В больших количествах карбоксигемоглобин образуется при отравлении угарным газом, а в небольших всегда присутствует в крови всех курильщиков и жителей больших городов.

Показания:

Анализа КЩС необходим

· Для постановки диагноза анализ газов крови – неотъемлемая часть постановки диагноза дыхательной недостаточности и первичной гипервентиляции. Он также выявляет метаболический ацидоз и алкалоз.

· Для оценки тяжести заболевания

· Для контроля эффективности лечения такой анализ очень важен для подбора терапии кислородом (О 2) для пациентов с хронической дыхательной недостаточностью типа 2 и для оптимизации установок аппарата ИВЛ.

Увеличение метгемоглобина (FMetHb) в крови развивается при:

· отравлении нитритами, нитратами, нитрозосоединениями, анилином, сульфонамидами, ацетанилидом, хлоридами, бромидами и др

· наследственном дефиците НАДН-метгемоглобинредуктазы: низкая активность фермента проявляется в раннем детском возрасте. Клинических последствий, как правило, это заболевание не имеет, проявляясь незначительным косметическим дефектом.

· наличие аномальных вариантах гемоглобина, обозначаемых как гемоглобин М

Увеличение карбоксигемоглобина (FСОHb) в крови развивается при:

· отравлении угарным газом. При уровне FСОHb выше 30% отмечаются сильные головные боли, общая слабость, рвота, одышка, тахикардия, а при уровне 50% - судороги, кома; выше 70% наступает дыхательная недостаточность и возможен летальный исход.

Методика:

Определение газов крови, кислотно-щелочного статуса, параметров оксиметрии проводятся на анализаторе «ABL 800 FLEX» фирмы «RADIOMETR», Дания, определение до 50 параметров.

Основные функции эритроцитов связаны с наличием в их составе особого белка хромопротеида, получившего наименование гемоглобин. Состоит гемоглобин из белковой (глобин) и железосодержащей (гем) частей.

В крови здорового человека содержание гемоглобина колеблется в пределах от 120 до 160 г/литр. У женщин уровень гемоглобина несколько ниже (до 150 г/литр), чем у мужчин (до 160 г/литр). У беременных женщин содержание гемоглобина может падать до 110 г/литр, и это не является патологией.

У жителей, проживающих на высоте 2000 метров, количество гемоглобина в среднем на 10 г/литр, а на уровне 3000 м – на 20 г/литр больше, чем на равнине. При этом одновременно наблюдается повышение числа эритроцитов.

Наконец в эритроцитах взрослого человека находится так называемый фетальный гемоглобин (от лат. foetus – плод), или гемоглобин F, содержание его в норме подвержено значительным колебаниям, хотя редко превышает 1–2%. Гемоглобины А и А2 обнаруживаются практически во всех эритроцитах, тогда как гемоглобин F присутствует в них не всегда.

Гемоглобин F содержится преимущественно у плода. К моменту рождения ребенка на его долю приходится до 70 – 90%. Гемоглобин F имеет большее сродство к кислороду, чем гемоглобин А, что позволяет тканям плода не испытывать гипоксии, несмотря на относительно низкое напряжение кислорода в его крови. Эта приспособительная реакция объясняется тем, что гемоглобин более трудно вступает в связь с 2,3-дифосфоглицериновой кислотой (2,3-ДФГК), которая уменьшает способность гемоглобина образовывать оксигемоглобин, но приводит к более легкой его отдаче тканям. 2,3-ДФГК образуется в процессе метаболизма по побочному пути гликолиза.

Гем и глобин внутри молекулы гемоглобина находятся в тесном взаимодействии. Гемоглобин обладает способностью образовывать соединения с О 2 , СО 2 , и СО.

Гемоглобин, присоединивший О 2 , носит наименование оксигемоглобина (HHbO2 );

гемоглобин, отдавший О 2 , называется восстановленным , или редуцированным гемоглобином (HHb ).

В артериальной крови преобладает содержание оксигемоглобина, от чего ее цвет приобретает алую окраску. В венозной крови до 35% всего гемоглобина приходится на HHb.

Кроме того, часть гемоглобина через аминную группу связывается с СО 2 , образуя карбогемоглобин (HHbCO 2), благодаря чему переносится от 10 до 20% всего транспортируемого кровью СО 2 .

Гемоглобин способен образовывать довольно прочную связь с CO. Это соединение называется карбоксигемоглобин (HHbCO ).

Сродство гемоглобина к СО значительно выше, чем к О 2 , поэтому гемоглобин, присоединивший CO, не способен связаться с O2. Однако при вдыхании чистого О 2 резко возрастает скорость распада карбоксигемоглобина, чем на практике пользуются при отравлении СО.

Сильные окислители (ферроцианид, бертолетова соль, перекись водорода и др.) изменяют заряд от Fe 2+ до Fe 3+ , в результате чего возникает окисленный гемоглобин – прочное соединение гемоглобина с О 2 , носящее наименование метгемоглобин . При этом нарушается транспорт O2, что может привести к тяжелейшим последствиям и даже смерти.