<<
>>

4.1. Методы разведения индикаторов

За исключением случаев крайне выра­женного ожирения, наибольшую фрак­цию массы тела человека составляет вода (Ellis, Wong, 1998). Однородный молеку­лярный состав воды и её уникальные фи­зико-химические и биологические свой­ства дают возможность определить содер­жание воды в организме на основе ме­тода изотопного разведения, рассматри­ваемого в качестве “золотого стандарта” гидрометрии. В качестве изотопов чаще используют оксиды дейтерия (D2O), три­тия (3H2Ü) и H218O.

Впервые идею при­менения метода разведения для изучения состава тела предложил Н. Кейт (Keith et al., 1915) и использовал его для определения объёма плазмы крови. Возможность применения радиоактивных и стабильных изотопов в методе разведения была показана американским учёным и врачом Фрэнсисом Дэниэлсом Муром (Moore, 1946).

Рассмотрим упрощённую схему метода разведения (Edelman et al., 1952). Предположим, что в организм вводится известный объём жидкости Vi, в котором растворена некоторая метка в концентра­ции С\. Пусть эта метка распределяется равномерно в некотором неизвестном объёме V2, причём концентрация метки в организме до её введения равна нулю. Тогда, измеряя концентрацию меткипосле установления равновесия в системе, можно определить ве­личину V2 на основе закона сохранения массы:

CWi = C2V2, (4.1)

где C2 — концентрация метки после установления равновесия. Ве­личина V2 непосредственно определяется из этого соотношения, так как остальные величины в приведённой формуле известны.

Таким образом, возможность использования формулы (4.1) для определения объёмов водных секторов организма зависит от вы­полнения следующих условий:

1. Метка распределяется только в интересующем объёме жидкости;

2. Распределение метки равномерное;

3. Равновесие в системе устанавливается сравнительно быстро;

4. До установления равновесия метка и жидкость из организма не выводятся.

Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполнено, то формулу (4.1) необходимо скорректировать. На практике для оцен­ки общего содержания воды в организме, а также для определения объёма внеклеточной жидкости применяются уточнённые формулы с использованием постоянных сомножителей — корректирующих факторов — с учётом неравномерности распределения метки, ча­стичного выхода метки в неводные сектора организма, длительно­го периода времени установления равновесия в системе и обмена жидкости (Schoeller, 1991; Bartoli et al., 1993).

Обычно метка вводится в организм орально или внутривен­но. Интересующий объём жидкости определяют, зная отношение общего количества метки к её концентрации в рассматриваемом объёме через 3-4 часа после введения. Чаще всего на исследова­ние берут три пробы биологической жидкости: первый раз — до введения метки для определения её естественной концентрации, а остальные два раза — после введения метки через некоторое время, достаточное для установления равновесия. Такая разновид­ность метода изотопного разведения имеет название метода пла­то. Общая формула метода плато имеет следующий вид (Ellis, 2000):

V = к ■ k2 ■ кз ■ k4 ■ (D - E)/([dt] - [do]), (4.2)

где D — количество введённой метки, E — количество метки, ко­торое выводится до установления равновесия, [dt] — концентрация метки в исследуемой пробе жидкости, взятой через время Ь по­сле введения метки, [с?о] — естественная концентрация метки, а кг (г = 1,4) — корректирующие факторы, специфические для кон­кретного изотопа.

Дейтерий стал первым изотопом, на основе которого была получена оценка общего содержания воды в организме.

Для опре­деления количества дейтерия в исследуемых пробах жидкости используются инфракрасная спектрометрия, газовая хроматогра­фия, метод ЯМР и масс-спектрометрия. Некоторое время назад в связи с широким распространением сцинтилляционных счёт­чиков и относительной простотой соответствующей процедуры измерений вместо дейтерия чаще применялся тритий. Однако его использование сопряжено с воздействием на организм неболь­шой дозы радиации, которая составляет для одного обследова­ния около 15 шгеш. Поэтому наряду с тритием вновь вернулись к использованию дейтерия и, кроме того, в практику измере­ний вошёл устойчивый изотоп 180 (в составе оксида водорода Н2180), ориентированный ввиду высокой стоимости обследова­ния (около 100 долл.) прежде всего на применение у детей и женщин детородного возраста. Известно, что у взрослых лю­дей объём, в котором разводятся дейтерий и тритий, на 4,2% больше, а для 180 — на 0,7% больше объёма ОВО, при этом концентрация указанных изотопов в биологических жидкостях организма практически одинакова за исключением водяного пара в выдыхаемом воздухе и испарений с поверхности тела, где отно­сительное содержание изотопов составляет 0,990 для 180, 0,945 для 2Н и 0,92 для 3Н при температуре 37°С [цит. по (БсЬоеПег, 2005)].

Методика измерений. Существует несколько стандартных способов оценки объёма ОВО. Ниже приводится методика из­мерений для взрослых людей методом плато, рекомендованная в (БсЬоеПег, 2005):

1. Обследование проводится в утренние часы;

2. За 12-15 часов до начала обследования следует воздержаться от приёма пищи, а за 6-8 часов — от питья воды; в этот период следует избегать физических нагрузок и других усло­вий, способствующих усиленному потоотделению;

3. Перед введением метки берётся для анализа проба био­логической жидкости (плазмы крови, слюны или воды в выдыхаемом воздухе);

4. Проводится взвешивание пациента, при этом вес находящей­ся на нём одежды должен быть минимален;

5. Из специального контейнера орально внутрь вводится извест­ное количество метки, после этого, во избежание осаждения метки на стенках контейнера, необходимо налить в него 50 мл воды, тщательно взболтать и дать выпить пациенту;

6. До взятия последней пробы пациенту следует воздержаться от приёма воды и пищи;

7. Пробы биологической жидкости берутся на исследование через 3 и 4 часа после введения метки; при повышенном относительном содержании ВКЖ пробы берутся через 4 и 5 часов после введения метки;

8. До момента исследования пробы должны содержаться в гер­метично закрытых сосудах;

9. Пробы, полученные после введения метки, должны давать оценки, лежащие в пределах двух стандартных отклонений для соответствующих изотопов.

Наряду с искусственно синтезированными изотопами, для оцен­ки общего содержания воды в организме использовались антипи­рин, этанол и некоторые другие вещества. Однако это сопряжено с методологическими трудностями ввиду быстрой утилизации упо­мянутых веществ до установления равновесия в системе, а также их неравномерного распределения в различных водных секторах организма.

Вместо метода плато иногда выполняют серию последователь­ных анализов биологических жидкостей на содержание метки с экстраполяцией полученных данных на начальный момент време­ни. Данный способ оценки объёмов водных секторов организма имеет название метода обратной экстраполяции (БбДшап ^ а1., 1952; БеЬоеПег, 1996). Пробы биологических жидкостей берут в течение двух недель после введения метки, а интересующий на­чальный объём жидкости определяют, находя точку пересечения построенного графика зависимости объёма жидкости от времени с осью ординат.

В этом случае не требуется коррекции результатов с учётом выведения метки из организма.

Методы плато и обратной экстраполяции предъявляют различ­ные требования к методике измерений. В первом случае минимизи­руется потребление жидкости в период между введением метки и установлением равновесия в системе. Во втором случае для полу­чения надёжной оценки объёма жидкости основной целью являет­ся поддержание постоянной скорости притока и оттока жидкости из организма на всём двухнедельном интервале взятия проб после введения метки (Schoeller, 2005). В результате, оба метода дают сопоставимые по точности результаты.

Воспроизводимость результатов оценки объёма воды в организ­ме (ОВО) зависит от количества введённой метки и способа изме­рения её содержания в исследуемых пробах жидкости. Известно, что для большинства аналитических методов разброс результатов последовательного определения ОВО у одного и того же пациента не превышает 2-4% (характеристика воспроизводимости метода). При строгом соблюдении методических рекомендаций стандартная погрешность оценки ОВО методом изотопного разведения не пре­вышает 1-2% [цит. по (Schoeller, 1996)].

На основе полученного значения ОВО по формуле (1.7) двух­компонентной модели состава тела вычисляется процентное содер­жание жировой массы. Однако данная оценка получается доста­точно грубой ввиду значительной вариации содержания жидко­сти в безжировой массе у различных индивидов в зависимости от пола, возраста, состояния здоровья и других факторов (Chumlea, Baumgartner, 1989). Это может приводить к значительной погреш­ности оценки %ЖМТ по сравнению с другими методами (Sheng, Huggins, 1979; Bunt et al., 1989). В целом, применение метода раз­ведения для оценки жировой или безжировой массы тела оправ­дано лишь для проведения популяционных исследований при нор­мальном состоянии водного обмена у индивидов, относящихся к обследуемой популяции.

Для оценки объёма внеклеточной жидкости (ВКЖ) в качестве метки чаще используется бром (в составе бромистого натрия). Ме­тодика обследования в этом случае аналогична описанной выше. Измерение содержания брома в получаемых пробах проводится с использованием различных методов: флуорометрии, ионной хрома­тографии, масс-спектрометрии и нейтронного активационного ана­лиза. Для оценки ВКЖ методом разведения также применяются меченые хлористые соединения, тиоцианат, тиосульфат, инсулин, маннитол и некоторые другие вещества. Подробная характеристи­ка точности и воспроизводимости результатов измерений с ана­лизом предположений, используемых для оценки объёмов водных секторов организма и состава тела методом разведения, приводится в (Schoeller, 2005).

Для оценки содержания клеточной жидкости (КЖ) ранее при­менялись короткоживущие радиоактивные изотопы калия 42K. Од­нако в настоящее время такой способ используется редко в связи с низкой доступностью изотопов, а также в связи с развитием метода определения радиоактивности всего тела, дающего оценку общего содержания калия в организме. Поэтому чаще вместо 42K одновременно оценивают ОВО и ВКЖ на основе разведения окси­да дейтерия и бромистого натрия, соответственно, а оценку КЖ получают вычитанием ВКЖ из ОВО (Ellis, 2000). Однако в этом случае погрешность оценки КЖ определяется суммой погрешно­стей оценок ОВО и ВКЖ, поэтому получаемые оценки КЖ можно использовать лишь для сравнительной характеристики популяций, но не отдельных индивидов.

Выводы. Метод изотопного разведения является эталонным методом гидрометрии. С его помощью определяют объём воды в организме (на основе дейтерия, трития или 18O), а также содержа­ние внеклеточной жидкости (чаще с использованием Br). Содер­жание клеточной жидкости (КЖ) методом разведения определяют вычитанием ВКЖ из ОВО. Преимущества метода заключаются в высокой надёжности получаемых оценок ОВО и ВКЖ, низкой сто­имости обследования (в случае дейтерия), а также в возможности применения метода в полевых условиях. К недостаткам метода раз­ведения относятся большая продолжительность обследования (от нескольких часов до нескольких суток), необходимость внутри­венного введения метки с последующим взятием крови на анализ, доза облучения, получаемая при использовании трития, а также высокая стоимость обследования в случае использования 18O.

4.2.

<< | >>
Источник: Мартиросов Э.Г.. Технологии и методы определения состава тела человека / Э.Г. Мартиросов, Д.В. Николаев, С.Г. Руднев. — М.: Наука,2006. — 248 c. — ISBN 5-02-035624-7 (в пер.).. 2006

Еще по теме 4.1. Методы разведения индикаторов:

  1. Индикатор (маркер) опухоли
  2. Основные параклинические методы, используемые в системе медицинского обследования спортсменов. Электрофизиологические методы
  3. Традиційні методи контрацепції. Бар’єрні методи контрацепції
  4. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ МАССОПЕРЕНОСА
  5. ВОДНЫЕ ПРОСТРАНСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ СОСТАВА
  6. Методи підготовки вагітних до родів. Медикаментозні методи підготовки вагітних до родів
  7. МЕТОД СЖИГАНИЯ В КОЛБЕ С КИСЛОРОДОМ
  8. МЕТОД ЛАКТАЦІЙНОЇ АМЕНОРЕЇ
  9. Функциональные методы
  10. Природні методи контрацепції
  11. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
  12. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
  13. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
  14. ФАРМАКОГНОСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ