Методы исследования обмена веществ - практические навыки педиатра
Видео: Ветеринарная Эндоскопическая Школа Karl Storz
Видео: Оксигенотерапия Безопасность при работе с кислородом
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНОГО ОБМЕНА
Обмен воды тесно связан с обменом других веществ и прежде всего минеральным и белковым. Вода — основа всех жидкостей организма, в ней растворены соли, вещества органической и неорганической природы. Благодаря этому происходит активный обмен между клетками и межклеточной жидкостью. Исследование водного обмена имеет важное значение при многих состояниях и болезнях ребенка.
О нарушениях обмена воды свидетельствует появление отеков, сухости кожи и слизистых, жажды и другие признаки. Характер нарушения обмена выясняется клиниколабораторными исследованиями.
Водный баланс. При исследовании водного баланса учитывают количество воды, выпитой или принятой с жидкой пищей и выделенной с мочой, стулом, в выдыхаемом воздухе за определенный промежуток времени.
О выделенной жидкости судят по величине суточного диуреза.
Взвешивание ребенка, если его проводить ежедневно или через день, помогает заметить задержку жидкости в организме или ее потерю.
Внутрикожная проба Мак-Клюра — Олдрича. Дает возможность выявить скрытые отеки или отечную готовность тканей.
В стерильный туберкулиновый шприц набирают физиологический раствор (0,9 % раствор натрия хлорида) и 0,2 мл его вводят внутрикожно в область внутренней поверхности верхней половины предплечья. Лучший результат получают, если введенный раствор приводит к образованию «лимонной корочки» на месте папулы. В норме раствор рассасывается и папула исчезает у детей до 5 лет за 20—30 мин, в 6—13 лет — за 40—60 мин. Более быстрое рассасывание раствора наблюдается при отеках сердечного, почечного или инфекционно-токсического происхождения, пневмониях, экссудативном диатезе и других заболеваниях. Замедленное рассасывание бывает при обезвоживании организма ребенка.
Объем внеклеточной жидкости.
Имеет значение при выявлении скрытых отеков, определении выраженности явных отеков или установлении степени обезвоженности организма ребенка при кишечном токсикозе и других состояниях как метод контроля за регидратационной терапией. Для определения общего объема жидкости и распределения ее по секторам предложен ряд проб, основанных на разведении различных веществ: антипирина, мочевины, тяжелой воды, натрия тиосульфата, инулина и др. Большинство из них не получили широкого применения из-за трудоемкости выполнения, необходимости многократных заборов относительно больших объемов крови или наличия специального оборудования. Наиболее распространен метод разведения натрия тиосульфата.
Метод разведения натрия тиосульфата по Ю. Е. Вельтищеву. Утром натощак ребенку дают легкий завтрак и берут кровь из вены для определения в сыворотке концентрации калия, натрия, общего белка и редуцирующих веществ. После взятия крови в вену медленно (со скоростью не более 10 мл/мин) вводят 10 % раствор натрия тиосульфата из расчета 1 —1,5 мл на 1 кг массы тела. Важно отметить время окончания введения раствора, ибо его принимают за нуль. Затем в течение часа через каждые 10 минут из пальца берут 5—6 проб, в каждой из которых йодометрическим титрованием определяют концентрацию натрия тиосульфата. Данные наносят на полулогарифмическую сетку, что позволяет получить графическую экстраполяцию и установить концентрацию натрия тиосульфата при нуле времени.
Высушивание.
Это наиболее простой метод определения процентного содержания воды в цельной крови или сыворотке.
Кусочек фильтровальной бумаги помещают в стеклянную банку и высушивают при температуре 100 °С в течение часа. Потом банку с бумагой охлаждают, взвешивают на аналитических весах и на бумагу наносят небольшое количество цельной крови или сыворотки. Бумагу с пятном крови в той же банке вновь помещают в сушильный шкаф, где ее сушат на протяжении часа, и затем повторно взвешивают. Разница между первым и вторым взвешиваниями отражает величину сухого остатка. Исходя из нее рассчитывают содержание воды в крови или сыворотке. В норме в цельной крови оно составляет 80 %, в сыворотке — 92 %.
Определение содержания воды в сыворотке крови.
Возможно при известном уровне общего белка по эмпирической формуле: вода сыворотки = 98,5—0,0745 Б, где Б — содержание белка в сыворотке, г/л.
Быстрое определение нарушения гидратации крови по Dutz. Концентрация гемоглобина в эритроцитах меняется в зависимости от состояния осмотического давления во внеклеточной жидкости. При повышении осмотического давления средняя концентрация гемоглобина увеличивается, при понижении — уменьшается.
ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА
Минеральный обмен тесно связан с водным. Для клинической практики большое значение имеет контроль за состоянием обмена натрия, калия, хлора, кальция, магния и фосфора.
Натрий. Это главный внеклеточный катион: на его долю приходится более 90 % всех катионов плазмы. Около 85 % ионов натрия представлено в свободной форме и приблизительно 15 % его удерживается белками. Как один из катионов он участвует в поддержании кислотно-основного состояния, нормального водного баланса и распределении воды в организме, обеспечивает постоянство осмотического давления внеклеточной жидкости. Активный перенос ионов Na+ из клетки во внеклеточную жидкость посредством «натриевого насоса» создает направленный внутрь клетки градиент концентрации ионов натрия, который служит движущей силой для активного переноса ионов калия, глюкозы и аминокислот в клетку. Совместно с ионами калия натрий стимулирует АТФ-азную активность фракций клеточных мембран, стабилизирует симпатический отдел нервной системы, принимает участие в регуляции тонуса сосудов. Выраженные гипо- и гипернатриемия вызывают серьезные изменения в организме ребенка.
Калий.
В отличие от натрия является внутриклеточным катионом. В плазме и межклеточной жидкости находится 2—5 % общего калия. Наиболее богата калием мышечная ткань. В эритроцитах калия в 15—20 раз больше, чем в плазме.
Калии принимает активное участие в ряде жизненно важных физиологических процессов: в поддержании нормального водного баланса в организме и нормального осмотического давления в тканевой жидкости- в распределении воды в тканях и депо- в регуляции кислотно-основного состояния и обеспечении нормальной деятельности нервно-мышечного аппарата- в реакциях энергетического обмена и многих ферментативных реакциях- в биосинтезе ацетилхолина. Калий поглощается при анаболических реакциях и высвобождается при распаде тканей. Определение калия в крови (в сыворотке и эритроцитах) и моче, так же как и натрия, имеет важное значение при эксикозах, сердечной, почечной недостаточности и других патологических состояниях у детей.
Для установления количества натрия и калия используются химические методы, рентгеновая спектроскопия, нейтроноактивационный анализ, потенциометрическое определение, пламенная спектрофотометрия, включающая атомно-эмиссионную спектрофотометрию, атомно-абсорбционную и пламенную фотометрию.
Химические методы определения натрия и калия трудоемки и уступают в точности физическим (пламенная фотометрия, атомно-абсорбционная спектрофотометрия и др.). Поэтому они могут использоваться в тех лабораториях, где нет пламенного фотометра.
Определение натрия и калия методом пламенной фотометрии. Натрий и калий исследуют преимущественно методом пламенной фотометрии. В основе метода лежит измерение физической величины светового излучения, которое возникает под влиянием высокой температуры пламени у элементов, переходящих в состояние возбуждения с характерным для каждого из них эмиссионным спектром. В результате измерения этой величины получают значения, отражающие концентрацию элементов в исследуемых растворах.
В плазме калий исследуют не позже чем через час после взятия крови. С этой целью в водных растворах плазмы крови можно использовать для натрия разведение 1:100, для калия 1:10, 1:20, 1:100. Основные и стандартные растворы готовят из дважды перекристаллизованных химически чистых солей натрия и калия хлоридов. Рабочие стандартные растворы готовят исходя из среднего уровня калия и натрия в плазме и используемого разведения плазмы (В. г. Колб, В. С. Камышников, 1976).
Содержание калия и натрия в эритроцитах можно определить двумя способами — прямым и косвенным. При косвенном способе вычисляют разницу между содержанием электролитов в цельной крови и плазме, при прямом — определение проводят непосредственно в эритроцитах. Последний метод предпочтительнее. Гепаринизированную кровь центрифугируют в течение 15 минут при 3000 об/мин, плазму с верхним слоем эритроцитов отсасывают и проводят вторичное центрифугирование на протяжении 30 минут при 3000 об/мин. Эритроциты гемолизируют дистиллированной водой и разводят для определения натрия 1:20, калия 1:200
Для исследования электролитов в моче из суточного ее количества отбирают 15—20 мл. Мочу центрифугируют и разводят в 200 раз. Рабочие и стандартные растворы готовят исходя из разведения и среднего уровня в ней натрия и калия.
В целях повседневного построения калибровочных кривых для разных биологических жидкостей используется упрощенный вариант калибровки пламенного фотометра, предложенный В. Т. Бариновым (1973). Для каждой из биологических жидкостей (плазма, эритроциты, моча) готовят основные и рабочие стандартные растворы. Аппарат настраивают на стандартный режим работы, поочередно пропускают рабочие растворы для определения калия и натрия в плазме, эритроцитах и моче. Однократно выводят кривые. Полученные кривые взаимно контролируют друг друга. В дальнейшем юстировку аппарата достаточно осуществлять только по стандартному раствору для плазмы.
В норме содержание натрия в плазме составляет: у новорожденных 135—155 ммоль/л, у детей в возрасте от месяца до года — 133—142, от года до трех лет — 125— 143, у взрослых — 137—147 ммоль/л. Содержание натрия в эритроцитах: у детей до года — 26,5—34,8 ммоль/л, от года до 14 лет—15,6—25,6, у взрослых — 17,4— 21,7 ммоль/л.
Содержание калия в сыворотке крови у новорожденных составляет 4,55—6,5 ммоль/л, у детей первого года жизни — 3,8—5,4, у детей старшего возраста — 3,69 — 5,12 ммоль/л. У недоношенных новорожденных уровень калия в плазме колеблется от 3,8 до 6 ммоль/л. Содержание калия в эритроцитах у здоровых детей до года 74,5— 87,1 ммоль/л, у взрослых — 79,4—112,6 ммоль/л. У грудных детей в сутки с мочой выводится 0,009—0,310 г калия, у взрослых— 1,5—3,5 г.
Хлор.
Это основной анион внеклеточной жидкости, в организме находится преимущественно в ионизированном состоянии в форме анионов солей натрия, калия, кальция, магния и т. д. В крови хлориды встречаются главным образом в виде натрия хлорида. Поэтому содержание хлора в крови тесно связано с натрием, однако при патологических состояниях возможны разнонаправленные сдвиги (гипохлоремический алкалоз при упорной рвоте). Хлориды играют важную роль в поддержании кислотноосновного состояния (между плазмой и эритроцитами), осмотического давления (между кровью и тканями), баланса воды в организме. Они являются также активаторами амилазы.
Определение хлора в осадочных (аргентометрических) методах базируется на способности серебра образовывать с ионами хлора нерастворимые соли. Компонентами осадочных методов служат осаждение белка, осаждение хлора и взаимодействие его с индикатором. Перспективны колориметрические методы, основанные на образовании цветных соединений хлора с тиоционатом ртути и ртутным хлоранилатом. Получают распространение методы с применением потенциометрических ионоселективных электродов для хлора.
Определение хлора меркуриметрическим методом. Этот метод определения хлора в сыворотке крови, моче, спинномозговой жидкости проводится с использованием в качестве индикатора дифенилкарбазона. В основе метода лежит следующий принцип: в эквивалентной точке избыток ртути нитрата образует с индикатором комплекс, окрашенный в сине-лиловый цвет. По израсходованному количеству раствора ртути нитрата определяют концентрацию хлора.
Техника определения хлора этим методом такова. К 1,8 мл дистиллированной воды добавляют 0,2 мл исследуемой биологической жидкости, 4 капли индикатора (100 мг дифенилкарбазона в 100 мл 96 % этанола) и смесь титруют ртути нитратом (2 г ртути нитрата, 200 мл дистиллированной воды, 20 мл 2 н. HNO3, до 1 л воды) из 2 мл пипетки или микробюретки до появления сине-фиолетового окрашивания. Для стандартизации раствора ртути нитрата к 2 мл стандартного раствора добавляют 4 капли индикатора и титруют ртути нитратом, как и в опыте. Расчет производят по формуле
0,02 * А * 5 • 1000 А *100 ,
ммоль/л,
где 0,02 — количество хлора в 2 мл стандартного раствора натрия хлорида, ммоль- 5 • 1000 — коэффициент из расчета на 1 л биологической жидкости- А — количество ртути нитрата, израсходованное на титрование в опыте- Б — количество ртути нитрата, израсходованное на титрование стандартного раствора натрия хлорида, мл.
Содержание хлора в сыворотке крови у детей всех возрастов такое же, как и у взрослых,— 97—107 ммоль/л. В эритроцитах хлора содержится почти в 2 раза меньше, чем в плазме,— 50—58 ммоль/л. Отношение хлора эритроцитов к хлору плазмы у детей составляет 0,48—0,52, у взрослых соответственно 0,42—0,50. При ацидозе этот показатель увеличивается, при алкалозе уменьшается.
Количество выводимого с мочой хлора с возрастом изменяется. У новорожденных (1—2 недели) оно составляет 0,68—1,71 ммоль/сут, у детей в возрасте от 2 недель до 2 мес.— 1,73—3,42- 2—6 мес.— 3,42—8,55- 6—12 мес.— 8,55—17,1- от года до 2 лет — 17,1—85,5- от 2 до 10 лет — 65-171- в 10—14 лет— 137—210- у взрослых— 170— 210 ммоль/сут.
Кальций.
В различных тканях содержится внутриклеточно и почти исключительно в форме растворимых белковых комплексов. Лишь в костной ткани, включающей до 97 % всех запасов кальция в организме, он находится главным образом в виде нерастворимых внеклеточных включений гидроксиапатита. В крови кальций содержится в форменных элементах и плазме. Между плазмой и форменными элементами он распределяется неравномерно. Эритроциты содержат приблизительно 0,249 ммоль/л, лейкоциты— около 1 —1,25 ммоль/л. В сыворотке (плазме) уровень кальция значительно выше.
В общем кальции, содержащемся в сыворотке (плазме) крови, выделяют следующие фракции: 1) недиффундирующий (недиализирующийся, коллоидальный) кальций, связанный с белком (преимущественно с альбумином);
- диффундирующие (диализирующийся, ультрафильтрующийся) кальций, который в свою очередь состоит из ионизированного и связанного с гидрокарбонатом, цитратом и другими анионами кальция. Физиологической активностью обладает только ионизированный кальций, составляющий примерно 50 % всего количества кальция в плазме крови.
Спектр физиологического действия кальция многообразен: кальций уменьшает способность тканевых коллоидов связывать воду, меняет проницаемость мембран (особенно для натрия и калия)- участвует в процессах костеобразования и свертывания крови, в поддержании равновесия кислот и оснований- влияет на нервно-мышечную возбудимость (повышает тонус симпатической нервной системы), на синтез и распад АТФ и активность АТФ-азы в митохондриях клеток и миозине, на скорость освобождения гормонов задней доли гипофиза и мозгового слоя надпочечников- изменяет скорость синтеза и распада гликогена в мышцах, возбуждает сердечную деятельность.
Выводится кальций из организма с мочой, желчью и калом. В кале содержатся в основном кальциевые соединения, не всосавшиеся кишечником. Экскреция кальция с мочой у детей колеблется от 0,5 до 4 ммоль/сут (10 % кальция, введенного с пищей), 99 % кальция, находящегося в клубочковом фильтрате, реабсорбируется в почечных канальцах.
Определение кальция на пламенном фотометре не получило широкого распространения, как, например, калия или натрия, поскольку оно требует более высоких температур и в значительной степени зависит от присутствия других электролитов в сыворотке.
Для определения кальция в сыворотке крови используются комплексонометрические методики. В качестве комплексона применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б, комплексон III, хелатон III, версен), а в качестве индикатора — мурексид, флуорексон и др.
Определение кальция в сыворотке крови титрометрическим методом с применением мурексида. Метод основан на следующем принципе: мурексид образует с ионами кальция в щелочной среде комплексное соединение, окрашенное в красно-фиолетовый или бледно-розовый цвет (в зависимости от концентрации). При титровании раствором более сильного комплексообразователя этот комплекс разрушается, и связанный мурексид вновь освобождается, приобретая натуральную окраску (фиолетовую или бледно-сиреневую).
В коническую колбу вносят 50 мл дистиллированной воды, 0,4 мл 9н. раствора NaOH и прибавляют несколько крупинок мурексида. Появляется бледно-сиреневая окраска. Пробу делят пополам: эталон и опытная. К опытной пробе добавляют 1 мл сыворотки крови, появляется бледно-розовое окрашивание, обусловленное образованием кальциево-мурексидного комплекса. Раствор немедленно титруют комплексоном III (0,665 г комплексона III в 1 л дистиллированной воды) до возвращения прежней окраски индикатора (сравнивать с эталоном). Расчет ведут по калибровочному графику или по формуле С(мг %) = = 7,2X количество миллилитров пошедшего на титрование комплексообразователя. Для выражения в миллимолях на литр найденную величину делят на 4.
В норме колебания общего кальция в сыворотке крови невелики: недоношенные дети— (2,06 ± 0,025) ммоль/л, новорожденные и грудные—1,87—3,46, дети старшего возраста — 2,49—2,86, взрослые — 2,04—2,89 ммоль/л.
В патологических условиях гиперкальциемия встречается при гиперпаратиреоидизме, гипервитаминозе D, аддисоновой болезни, синдроме Иценко — Кушинга, акромегалии, сердечной недостаточности, желтухе и др. Гипокальциемия наблюдается при спазмофилии, рахите, заболеваниях почек, гипопаратиреоидизме, целиакии, панкреатитах и др.
Видео: 1МСН Коррекция нарушений гемостаза Галстян Г.М
Фосфор.
Это главный внутриклеточный анион. В скелете содержится 70—85 % общего количества фосфора, в крови — 0,2%. Общий фосфор крови представлен кислоторастворимой и кислотонерастворимой фракциями. В состав кислотонерастворимого фосфора входят фосфор фосфолипидов и нуклеиновый или белковый фосфор. Наиболее богаты фосфатэстерами клетки крови- содержание этого соединения в плазме невелико. В плазме (сыворотке) фракция кислоторастворимого фосфора представлена главным образом неорганическим фосфором, который находится там преимущественно в ионизированной форме.
Фосфорсодержащие вещества выделяются из организма с мочой. Выведение фосфора с мочой с возрастом повышается: у новорожденных — 0,064 ммоль/сут, в один- два года — 6,4—16, до 14 лет — 32—48 ммоль/сут. Для анализа необходимо брать свежую, хорошо перемешанную мочу, ибо при стоянии ее часть фосфора осаждается в виде фосфатов.
Для определения неорганического фосфора предложены спектрофотометрические, колориметрические, пламеннофотометрические, комплексонометрические методы.
Определение фосфора с молибденовой кислотой. Основано на взаимодействии фосфора с молибденовой кислотой, в результате чего образуется фосфорномолибденовая кислота, которая в присутствии избытка молибдата восстанавливается до фосфорномолибденового комплекса (молибденовой сини). Интенсивность окраски прямо пропорциональна концентрации неорганического фосфора.
Кровь для исследования неорганического фосфора необходимо брать натощак и сразу отделить сыворотку (плазму) от эритроцитов. Исследование нужно производить не позднее двух часов после взятия материала. Сыворотка не должна быть гемолизированной.
Для определения 1 мл сыворотки смешивают с 4 мл дистиллированной воды и 5 мл трихлоруксусной кислоты. Через 10 минут пробу центрифугируют. К 5 мл центрифугата добавляют 1 мл молибденовокислого аммония (5 % раствор в 5н. серной кислоте), 0,2 мл раствора эйконогена и 1,8 мл дистиллированной воды. Количество сыворотки можно уменьшить до 0,5 мл, соответственно снижая объем всех реактивов.
Раствор эйконогена: I) 6 г кислого сернистокислого натрия растворяют в 20—25 мл воды, добавляют 0,1 г эйконогена- 2) 1,2 г безводного сернистокислого натрия растворяют в небольшом количестве воды. Оба раствора смешивают и объем доводят водой до 50 мл.
Через 20 минут пробы колориметрируют против контроля
в 10 мм кювете при красном светофильтре. Контроль ставят как опыт, но вместо центрифугата берут 2,5 мл трихлоруксусной кислоты и 2,5 мл дистиллированной воды. Расчет производят по калибровочной кривой.
В норме содержание неорганического фосфора в сыворотке крови у новорожденных составляет 1,94 ммоль/л (1,13—2,78 ммоль/л), у грудных детей — 1,61 (1,29— 2,26), у недоношенных 1,94—2,91 ммоль/л. С возрастом уровень неорганического фосфора снижается, достигая к 14 годам 1,4 ммоль/л (1,13—1,78 ммоль/л)- у взрослых — 1,29 ммоль/л (0,97—1,61 ммоль/л).
Гиперфосфатемия встречается при почечной недостаточности, гипопаратиреоидизме, диабете, лейкозе, приеме больших доз витамина ), спазмофилии и др. Гипофосфатемия наблюдается при рахите, длительном лечении инсулином, кальция хлоридом и др.
Важное значение для диагностики имеет соотношение кальция и неорганического фосфора в крови. В норме коэффициент Са/Р у детей равен 1,9—2. При рахите он повышается до 3 и более.
Приведение показателей к единицам СИ. До недавнего времени большинство показателей электролитного обмена выражали в миллиграмм-процентах (мг%). В связи с переходом на единую Международную систему измерительных единиц (СИ) сейчас концентрацию электролитов выражают в миллимолях на литр (ммоль/л).
Приводим формулы перевода концентрации электролитов из миллиграмм-процентов в миллимоли на литр Общая формула:
Для одновалентных ионов 1 ммоль/л = 1 мэкв/л Натрий (относительная атомная масса 23):
общая формула мг/100Х 0,435.
Калий (относительная атомная масса 39):
общая формула мг/100Х 0,256.
Кальций (относительная атомная масса 40):
общая формула мг/100Х 0,249.
Магний (относительная атомная масса 24, валентность 2):
общая формула мг/100 Х0,411.
Хлор (относительная атомная масса 35,5):
общая формула мг/100 X 0,282.
*4.
Фосфор неорганический (эмпирическая формула): ммоль/л = мг/100 X 0,323.
Сера неорганическая (эмпирическая формула): ммоль/л = мг/100 X 0,312
Белок (как анион): ммоль/л = г/100 X2,46.
Методы построения монограмм.
Ионограмма отражает соотношение анионов и катионов в биологических жидкостях, что позволяет быстро и надежно ориентироваться в нарушениях электролитного и кислотно-основного состояния (КОС). Она устанавливает своеобразный мост между электролитным балансом и КОС. Плазма (сыворотка) содержит в норме 153 мэкв/л катионов и 153 мэкв/л анионов (или в миллимолях на литр), как показано на рис. 54. Благодаря тому что суммы положительных и отрицательных ионов равны, плазма электронейтральна. Как видно из рисунка, если остаточные анионы в пределах нормы, то Na+ — С1- = ВВ (буферные основания). Остаточные анионы определяют вычитанием (С1_ + ВВ) из суммы катионов.
При метаболическом ацидозе Na+—Cl < — 42 ммоль/л, при метаболическом алкалозе Na+ — — Cl >42 ммоль/л.
Из ионограммы видно, имеется ли гиперхлоремический ацидоз (при синдроме дистальных канальцев) или гипокалиемический алкалоз (вызванный сильной рвотой или назначением слишком больших доз натрия молочнокислого или гидрокарбоната, а также при декомпенсированном циррозе печени с ацидозом), гиперкалиемический ацидоз (почечная недостаточность) или гипер либо гипо- электролитемия. Одновременно можно судить о наличии плазмонормотонии, плазмогипотонии или плазмогипертонии.
Рис.54. Ионограмма плазмы крови по Гэмблу.
