Карбоксигемоглобин методы определения. Что такое карбогемоглобин и какая его норма должна быть в крови

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.

Аномальная форма гемоглобина, при которой атомы двухвалентного железа окисляются до трёхвалентного под воздействием токсичных веществ, кислородсодержащих лекарственных препаратов либо по причине наследственных нарушений молекул гемоглобина называется метгемоглобином.

Перевоплощение природного гемоглобина в метагемоглобин происходит путем его окисления, в результате чего формула железа Fe2+ переходит в трехвалентное состояние – Fe3+.

Молекула метгемоглобина

Главная отличительная особенность метгемоглобина в том, что он не способен соединяться с молекулами кислорода и переносить его к человеческим органам и тканям, вследствие чего наступает кислородное голодание организма.

В крови здорового человека метгемоглобин присутствует в незначительных количествах. Норма метгемоглобина в крови составляет примерно 1% (с погрешностью до 3%). Если его присутствие превышает указанную норму, наступает заболевание – метгемоглобинемия.

Формирование аномальной формы

Метгемоглобин: норма в крови, понятие и разновидности

Метгемоглобинемией называют заболевание, при котором в эритроцитах значительная часть гемоглобина содержит окисленное трехвалентное железо. Гемоглобин, как важнейший элемент, отвечает за транспортировку кислорода по организму. Окисляясь до метгемоглобина, он теряет это свойства, что приводит к гипоксии органов и тканей.

Различают три формы метгемоглобинемии:

Врождённая. Крайне редкая форма заболевания. Не влияет на продолжительность и качество жизни.
Генетическая. При этой форме заболевания причиной увеличения доли метгемоглобина становится генетическая предрасположенность. В этом случае происходит врождённая метаболическая ошибка, которая приводит организм в состояние метгемоглобинемии. Последствиями этой формы болезни очень серьезные: умственная отсталость, микроцефалия. Продолжительность жизни короткая, как правило, люди умирают в молодом возрасте.

Генетическая форма

Приобретенная. Данная форма более распространена. Возникает по причине воздействия на организм веществ, вызывающих метгемоглобинемию. Происходит в результате приема ряда лекарств или под воздействием токсичных веществ.

Диагностика и лечение метгемоглобинемии у взрослых и детей

Симптоматические признаки и последствия метгемоглобинемии зависят от формы и уровня метгемоглобина:

Уровень 3-15% – появляется характерный бледный, серый либо синюшный оттенок кожи, утолщение ногтевых пластин.
Уровень 15-20 % – появляется цианоз.
Уровень 25-50% – отмечаются физиологические последствия: мигрень, общая слабость, одышка, боль в груди, спутанность сознания.
Уровень 50-70% – обмороки, психические расстройства, судороги, коматозное состояние.
Уровень более 70% – летальный исход.

Заболеванию метгемоглобинемии подвержены и взрослые, и дети, в том числе новорожденные.

Уровни опасности

Характерный признак для всех форм метгемоглобинемии – шоколадно-коричневый оттенок крови, при заборе анализов она не меняет свой цвет.

Для диагностики заболевания у взрослого пациента врач оценивает симптомы, назначает лабораторные исследования. При постановке диагноза очень важно выявить причину гипоксии. Если это состояние вызвано отравлением, необходимо исключить возможность попадания в кровь угарного газа. При попадании этого вещества в кровь образуется прочное соединение – карбоксигемоглобин. Как и метгемоглобин, он не способен транспортировать кислород к клеткам и тканям. Отличительным признаком отравления карбоксигемоглобином становится ярко-красный цвет крови.

Чрезмерное количество метгемоглобина в крови может наблюдаться и у женщин, и у мужчин. Однако мужчины подвержены этому заболеванию на 66.59% меньше, чем женщина. Случаи летального исхода при заболевании мужчин метгемоглобинемией не зафиксированы.

Для диагностирования метгемоглобинемии у новорожденных детей врачом проводятся специальные анализы и исследования, позволяющие измерить уровень содержания метгемоглобина в крови.

В частности, к таким исследованиям относится:

Цвет крови. При заболевания она приобретает насыщенный коричневый цвет.
Биохимия крови. Повышенный билирубин при биохимическом анализе может свидетельствовать о метгемоглобинемии.
Анализ на концентрацию метгемоглобина в крови ребенка.
Общий анализ крови. Если ребенок болен, уровень СОЭ понижается, а гемоглобин и эритроциты повышаются.

У детей с наследственным заболеванием нередко наблюдаются следующие внешние признаки болезни:

Ярко выраженный цианоз на коже и слизистых оболочках.
Деформация формы черепа.
Отставание в психомоторном развитии.

Метгемоглобинемии подвержены дети и мужского, и женского пола. Однако новорожденные девочки рискуют приобрести заболевание наследственным или врождённым путем гораздо чаще, чем мальчики.

Токсические вещества, синтезирующие метгемоглобин

Главная причина концентрации в крови метгемоглобина – попадание в организм патогенных химических веществ в результате передозировки лекарственных препаратов на основе анилина и его производных. Вещество, которое способно преобразовать гемоглобин в метгемоглобин, называется метгемоглобинообразователем.

Основные метгемоглобинообразователи:

местные анестетики;
нитраты и нитриты;
оксид азота;
примахин;
нафталин;
производные гидразина;
сульфаниламиды.

Стоит с особой осторожностью относиться к лекарственным препаратам, произведенным на основе метгемоглобинообразователей. Перед употреблением лекарственного препарата необходимо ознакомиться с инструкцией применения и дозировкой.

Цианоз – один из признаков патологии

Способы предотвращения окисления железа гемоглобина

Для поддержания здоровья стоит знать, как предотвратить образование излишнего метгемоглобина в крови. Для этой цели есть два способа.

Предотвратить патогенное воздействие, проникших в эритроциты крови окислителей железа до того, как они повредят молекулы гемоглобина. Для этого в кровь вводится энзим глутатионпероксидаза. При этом восстановленный глутатион воздействует на патогенные окислители в крови, обезвреживает их и предотвращает синтез метгемоглобина. Данный способ поможет предотвратить дальнейшее развитие метгемоглобинемии, однако может привести к образованию в крови веществ, полученных в результате денатурации гемоглобина – телец Гейнтца.
Восстановить повреждённые окисленным железом молекулы гемоглобина. Данный способ применяется при помощи двух ферментативных систем: НАНД-зависимой и НАНДФ-зависимой метгемоглобинредуктазы. В первой системе восстанавливающими повреждённый гемоглобин веществами выступают продукты анаэробного этапа переработки глюкозы (НАНД), во второй – гексозомонофосфатного преобразования (НАНДФ). В результате гексозомонофосфатного превращения при воздействии гексозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6ф-ДГ) синтезируется восстанавливающий агент – никатинамид – адениндинуклеотд фосфат (НАНДФН). Он принимает участие в трансформации метгемоглобина в гемоглобин в присутствии НАДФН-метгемоглобинредуктазы, а также в результате восстановления окисленного трехвалентного железа при участии НАНДФ-зависимой глутатионредуктазы.

Метгемоглобин – опасное для здоровья вещество. Синтезирование гемоглобина в метгемоглобин приводит к серьезным нарушениям состава и качества крови. Во избежание концентрации его в организме необходимо систематически проводить профилактические процедуры и следить за дозировкой применяемых лекарств.

О влиянии нитратов на организм человека рассказывается в представленном видеосюжете:

Еще:

Как повышают уровень гемоглобина быстро: народные средства, методы диагностики

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

Значительный вклад в ухудшение кислородтранспортной функции организма при табакокурении вносит поступление в организм моонооксида углерода (СО), обладающего значительно более высоким по сравнению с кислородом сродством к гемоглобину (Нb). СО, частично блокируя процессы транспортировки кислорода вследствие образования карбоксиНb (СОНb), не способного переносить кислород, существенно снижает его доставку тканям. В этой связи представляет интерес изучение связей содержания СОНb с параметрами, отражающими состояние кислородного гомеостаза, - кислородной сатурацей крови (satO2) и показателем степени сродства Нb к O2 р50 (полунасыщение оксигемоглобина O2). В настоящей работе представлены результаты изучения этих связей методом регрессионного анализа у некурящих и курящих людей. Выяснилось, что характер зависимости satO2 от содержания COHb у курящих юношей отличается от линии регрессии у некурящих - отсутствием восходящей части на кривой и отчетливо выраженным снижением кислородной сатурации при повышении концентрации СОНb. В то же время у курильщиков рост значений COHb сопровождается увеличением величины р50, т.е. по мере возрастания концентрации COHb увеличивается дезоксигенация Hb, а, следовательно, и диффузия кислорода в ткани. Этот факт можно рассматривать как один из механизмов адаптации организма курильщиков к кислородному дисбалансу. Важно отметить, что у некурящих людей, как выявленные негативные процессы, так и адаптивные реакции проявляются при относительно низких концентрациях COHb, что подтверждает известные факты вреда пассивного курения.

активное и пассивное курение

карбоксигемоглобин

кислородная сатурация

гипоксия

1.Агаджанова С.Н. Еще раз о вреде курения / С.Н. Агаджанова // Дошкольная педагогика. – 2012. – С. 14 -16.

2. Габриелян К.Г. Уровень адаптационных возможностей организма студентов и курение / К.Г. Габриелян, Б.В. Ермолаев // Физиология человека. – 2006. – Т. 32. - №2. – С. 110-113.

3.Герман А.К. Состояние мозгового кровотока у курильщиков / А.К. Герман // Врачебн. дело – 1995. - №2 – С. 123-125.

4.Загоскин П.П. Новые данные о физиологической роли монооксида углерода / П.П. Загоскин // Нижненовгородский Медицинский Журнал. – 2008. - №3. – С. 103-112.

5.Луценко М.М. Газотранспортный обмен в периферической крови при общем охлаждении организма/М.М. Луценко //Бюллетень физиологии и патологии дыхания. – 2012. - №44. – С. 85-89.

6. Моран Р. Лабораторная оценка снабжения тканей кислородом: газы крови и СО-оксиметрия (лекция) [Текст] / Р. Моран // Клиническая лабораторная диагностика. – 1998. - № 2. – С. 25-32.

7. Шамратова В.Г. Биохимические и физиологические механизмы влияния курения на кислородный статус организма юношей с различным уровнем физической активности / В.Г. Шамратова, С.Р. Усманова // Вестник Башкирского университета. – 2013. - № 4. – С. 1050 – 1052.

Введение

Табакокурение является одним из наиболее распространенных источников поступления монооксида углерода (СО) в организм человека. При повышенных концентрациях экзогенный СО связывается с гем-содержащими белками: гемоглобином (Hb), миоглобином, цитохромами, что вызывает кислородное голодание тканей за счет нарушения как транспорта кислорода, так и тканевого дыхания. Ухудшение кислородтранспортной функции (КТФ) крови у курильщиков обусловлено повышением уровня карбоксигемоглобина (COHb), который может составлять 3—5% от общего содержания Hb, достигая 10% у злостных курильщиков, выкуривающих более 2—3 пачек сигарет в день . При этом количество ежедневно выкуриваемых сигарет непосредственно влияет на содержание не только COHb, но и оксигенированной формы гемоглобина и кислородную сатурацию в целом . Развивающаяся гипоксемия, а также неспособность тканевых клеток использовать кислород вследствие ухудшения диффузии его к митохондриям приводит к снижению интенсивности тканевого обмена.

Наряду с активным курением вызывает тревогу пассивное курение, поскольку экспозиция вторичным табачным дымом также опасна, как и дымом главного потока, который вдыхает активный курильщик. Известно, что 50% основного потока табачного дыма уходит в окружающий воздух, а в окружающего курильщика атмосферу попадает токсических компонентов больше, чем в организм самого курильщика . Это обстоятельство обусловливает необходимость объективной оценки влияния компонентов табачного дыма и, прежде всего, монооксида углерода, не только на активных, но и пассивных курильщиков. Одним из способов такого анализа является изучение регрессионных кривых зависимости параметров кислородного транспорта крови от содержания СОНb в широком диапазоне его варьирования. Такой подход позволит обнаружить закономерности влияния СОНb на состояние КТФ крови и выявить зоны, в которых у курящих и некурящих людей наблюдаются изменения характера зависимости, свидетельствующие либо о развитии адаптационных реакций, либо, наоборот, о проявлении негативного действия СО.

К числу показателей, отражающих состояние кислородного гомеостаза, можно отнести кислородную сатурацию крови (satO2). Представляя собой отношение фракции оксигенированного Нb к количеству Нb в крови, который способен транспортировать кислород, satO2 является индикатором адекватного поступления O2 в кровь из альвеол легких. Другим важнейшим параметром КТФ крови является р50 (полунасыщение оксигемоглобина O2) - показатель степени сродства Нb к O2. Его возрастание свидетельствует об улучшении диссоциации оксигемоглобина, большем освобождении кислорода и его диффузии в ткани.

Целью настоящего исследования явилось изучение характера связи содержания СОНb в крови с satO2 и р50 у курящих и некурящих людей методом регрессионного анализа.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие студенты (юноши) Башкирского государственного университета 18-23-летнего возраста, клинически здоровые по результатам ежегодного диспансерного осмотра. Выборку обследованных мы разделили на 2 группы согласно факту курения по анкетным данным: группа 1 - некурящие (n=49); группа 2 - курящие юноши (n=101). Кровь для анализа забиралась утром натощак, по нашим предварительным рекомендациям испытуемым разрешалось выкурить не более одной сигареты и не менее чем за час до сдачи анализа. Анализ крови проводился на автоматическом анализаторе «RAPIDLAB865» фирмы «BAYER» (Германия). Обработку данных проводили методом регрессионного анализа в программе Microsoft Office Excel 2007.

Результаты исследования и их обсуждение

На рис. 1 представлена регрессионная кривая зависимости кислородной сатурации от концентрации СОНb у некурящих юношей. Видно, что возрастание концентрации СОНb сопровождается повышением satO2, что обусловлено сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина влево вследствие более высокого сродства этой фракции к O2. Наличие в крови карбоксигемоглобина в норме, доля которого у некурящих людей составляет 0,5—1,0% от общего содержания Hb, обусловлено его образованием за счет эндогенного моноксида углерода . Возрастание содержания COHb более 1,3%, как вытекает из линии регрессии, приводит к некоторому снижению сатурации крови.

Рис. 1. Зависимость кислородной сатурации крови от концентрации COHb для некурящих юношей, по оси абсцисс концентрация COHb в %, по оси ординат сатурация в %

Аналогичный характер зависимости прослеживается и при изучении зависимости рО2 от концентрации COHb. Рост рО2 наблюдается в интервале варьирования COHb до 1,3%, затем отмечается тенденция к снижению показателя (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость парциального давления кислорода от концентрации СОНb для некурящих юношей, по оси абсцисс концентрация СОНb в %, по оси ординат парциальное давление в мм. рт. ст.

У курящих юношей в области кривой, приходящейся на интервал варьирования СОНb от 1 до 2 % (рис.3), связи между этими параметрами отсутствуют, при дальнейшем повышении концентрации происходит слабо выраженное, а при содержании СОНb свыше 4,5% - резкое снижение кислородной сатурации. Принципиально сходный характер кривой наблюдается для зависимости СОНb - рО2. Таким образом, табакокурение, сопровождающееся накоплением в крови достаточно высоких концентраций СОНb, существенно снижает кислородное насыщение крови. В то же время у курильщиков накопление в крови СОНb от 2% до 4 % практически не сказывается ни на сатурации, ни на рО2, что, очевидно, свидетельствует о развитии адаптационных процессов во всей кислородтранспортной системе организма. Так, существует точка зрения о том, что у молодых курильщиков с небольшим стажем благодаря широким компенсаторным возможностям организма в обычных условиях и, как правило, отсутствию достаточного кумулятивного эффекта длительное время могут не проявляться клинически изменения со стороны систем дыхания и кровообращения . Сатурация и парциальное давление O2, является, как известно, показателем состояния диффузии кислорода в легких, отражая функцию легких и сердца, которые обеспечивают диффузию кислорода воздуха в кровь - из альвеол легких в легочные капилляры .

Рис. 3. Зависимость кислородной сатурации крови от концентрации СОНb для курящих юношей, по оси абсцисс концентрация СОНb в %, по оси ординат сатурация в %

Вполне возможно, что определенный вклад вносят также адаптационные реакции, затрагивающие непосредственно механизм поступления кислорода в ткани. В этой связи большой интерес представляет изучение величины р50 - показателя степени сродства Hb к кислороду. Его снижение свидетельствует об усилении оксигенации, а повышение - дезоксигенации., т.е. увеличении отдачи кислорода тканям. Чтобы объяснить механизмы адаптации кислородтранспортной системы к содержанию СОНb в крови юношей, мы рассмотрели связь между СОHb и показателем р50. На рис. 3 и 4 представлены графики регрессионной зависимости р50 от СOHb для некурящих и курящих испытуемых.

Рис. 4. Зависимость р50 от концентрации СОНb для некурящих юношей, по оси абсцисс концентрация СОНb в %, по оси ординат сатурация в %

У некурящих низкому уровню COHb соответствует высокие значения р50 как при прямой, так и при обратной зависимости (рис. 4), что обусловлено более высоким сродством гемоглобина к СО, чем к кислороду. У курящих юношей рост значений COHb сопровождается увеличением величины р50 (рис. 5).

Иначе говоря, по мере возрастания концентрации COHb увеличивается дезоксигенация Hb. Причем обратная зависимость этих показателей демонстрирует связь с большим коэффициентом детерминации. Таким образом, можно допустить, что у курящих юношей повышение концентрации COHb в крови противодействуют развитию гипоксии тканей благодаря улучшению диссоциации оксигемоглобина, освобождению большего количества кислорода и его доступности тканям.

Рис. 5. Зависимость р50 от концентрации СОНb для курящих юношей по оси абсцисс концентрация СОНb в %, по оси р50 в мм. рт.ст.

Одним из механизмов такой адаптации может быть увеличение содержания 2,3-ДФГ - продукта побочного пути расщепления глюкозы метаболизма эритроцитов, в присутствии которого гемоглобин легче отщепляет кислород и тем самым обеспечивает ткани нужным количеством кислорода, предупреждая гипоксию . Так, показано, что у курильщиков со стажем более 5 лет концентрация 2,3 ДФГ повышается, что способствует снижению сродства Hb к кислороду и его освобождением для улучшения аэрации тканей .

Улучшение отдачи кислорода тканям может достигаться и за счет эффекта Бора: у курильщиков со стажем наблюдается уменьшение показателя рН, что сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду.

Заключение

Негативная роль курения сказывается на состоянии кислородного гомеостаза путем накопления в крови COHb, не способного транспортировать кислород тканям. При концентрации COHb, превышающей 4%, существенно снижается кислородная сатурация крови. В то же время в организме курящих развивается ряд компенсаторных механизмов, препятствующих развитию гипоксии, вызванной табакокурением, в частности, повышается величина р50, свидетельствуя об усилении отдачи кислорода тканям при том же уровне рО2. У некурящих рО2 и кислородное насыщение крови имеет тенденцию к снижению при значительно более низких концентрациях COHb, чем у курящих, что говорит о слабой адаптации организма к СО и отсутствии резервных механизмов. В этой связи организм людей, не потребляющих табак, но находящихся в среде с загрязнением воздуха табачным дымом (вдыхающие загрязненный табачным дымом воздух «пассивное курение»), оказываются более подверженными негативному действию табачного дыма, чем сами курящие. Таким образом, неблагоприятным прогнозом для здоровья является не только активное, но и пассивное курение.

Рецензенты :

Ибрагимов Р.И., д.б.н., профессор кафедры биохимии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Уфа.

Новоселова Е.И., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой экологии ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Уфа.

Библиографическая ссылка

Исаева Е.Е., Усманова С.Р., Шамратова В.Г. ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ КАРБОКСИГЕМОГЛОБИНА НА ПОКАЗАТЕЛИ КИСЛОРОДНОГО РЕЖИМА КРОВИ У НЕКУРЯЩИХ И КУРЯЩИХ ЮНОШЕЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13129 (дата обращения: 20.03.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

библиографическое описание:
Комбинированное значение отравляющего действия окиси углерода и летучих продуктов горения полимерных материалов при исследовании крови погибших / Тимофеев В.Ф., Прокопьева Н.В., Руднев Ф.И. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. - Хабаровск, 2003. — №6. — С. 76-85.

html код:
/ Тимофеев В.Ф., Прокопьева Н.В., Руднев Ф.И. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. - Хабаровск, 2003. — №6. — С. 76-85.

код для вставки на форум:
Комбинированное значение отравляющего действия окиси углерода и летучих продуктов горения полимерных материалов при исследовании крови погибших / Тимофеев В.Ф., Прокопьева Н.В., Руднев Ф.И. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. - Хабаровск, 2003. — №6. — С. 76-85.

wiki:
/ Тимофеев В.Ф., Прокопьева Н.В., Руднев Ф.И. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. - Хабаровск, 2003. — №6. — С. 76-85.

В условиях современного интенсивного развития техники, промышленности, транспорта, широкого использования в быту печей, каминов оксид углерода становится одним из вредных факторов окружающей среды. Оксид углерода образуется при неполном сгорании углеводородов, дерева, каменного угля и многих других горючих материалов. Оксид углерода (угарный газ) содержится в выхлопных газах автомобилей, в газах, образующихся при неполном сгорании горючих материалов в неисправных печах, на кухнях. Он в больших количествах образуется при пожарах, взрывах. Отмечены случаи отравления угарным газом в плохо вентилируемых жилых помещениях с печным отоплением. Значительные количества оксида углерода образуется во время пожаров при недостаточном притоке кислорода в очаг горения. В связи с этим опасности отравления подвергаются на производстве рабочие многих специальностей, а также лица, оказавшиеся в очаге пожара. Возможны отравления оксидом углерода шоферов при неисправной выхлопной системе двигателя в гаражах.

Оксид углерода (угарный газ) представляет собой газ без цвета и запаха. Смесь оксида углерода с воздухом может быть взрывоопасной. При комнатной температуре взрывоопасны смеси, содержащие от 16 до 73% оксида углерода. Оксид углерода проникает в кровь через дыхательные пути, а затем с гемоглобином крови образует довольно прочное соединение - карбоксигемоглобин. Сродство оксида углерода к гемоглобину в 300 раз больше, чем сродство кислорода к указанному оксиду.

Оксид углерода не только кровяной, но и клеточный яд, оказывающий прямое токсическое действие на тканевые биохимические системы, содержащие железо: миоглобин, цитохромы, цитохромоксидазу и каталазу, пероксидазу. В процессе поступления оксида углерода в кровь наряду с образованием в ней карбоксигемоглобина в мышцах появляется карбоксимиоглобин. На распределение оксида углерода между кровью и мышцами влияют его концентрация во вдыхаемом воздухе и продолжительность контакта с газом.

В целом, в крови лиц, отравленных оксидом углерода, содержится гемоглобин и его соединения, к числу которых относятся: гемоглобин, не связанный с кислородом и оксидом углерода, или так называемый дезоксигемоглобин; оксигемоглобин - гемоглобин, связанный с кислородом, и карбоксигемоглобин - гемоглобин, связанный с оксидом углерода. Кроме того в крови может содержаться некоторое количество метгемоглобина.

Диссоциация карбоксигемоглобина происходит в 3600 раз медленнее диссоциации оксигемоглобина. Это ведет к нарушению транспорта кислорода и развитию кислородной недостаточности - гемической гипоксии. Наряду с образованием карбоксигемоглобина и нарушением транспорта кислорода тормозится диссоциация оксигемоглобина, что усугубляет развитие кислородной недостаточности. При малых концентрациях количество оксида углерода, связанное гемоглобином, прямо пропорционально его содержанию во вдыхаемом воздухе в течение 1-2 часов, а затем уменьшается, пока не наступит равновесие, при котором часть гемоглобина связана с окисью углерода, а остальная - с кислородом. У разных людей это равновесие устанавливается в различное время, зависящее от ряда анатомо-физиологических факторов, таких как скорость дыхания, скорость обменных процессов.

Отравление окисью углерода может протекать в острой и хронической формах. При острой форме возможна резкая потеря сознания и смерть от паралича дыхательного центра. Если при отравлении преобладают симптомы нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы с резким падением артериального давления и сопровождающими его анемией головного мозга с обмороком и бледностью кожных покровов, частым аритмичным дыханием, такая форма носит название синкопальной. При постепенном развитии острого отравления начальная стадия проявляется в общей слабости, головокружении, головной боли в лобно-теменной области, пульсирующем шуме в ушах, жажде, жжении лица, беспричинном страхе, общем беспокойстве и мышечной слабости, особенно в нижних конечностях. Наблюдаются затемненное сознание, сонливость, тошнота, рвота. Развитие общей слабости приводит к пассивному состоянию пострадавших. При медленном нарастании интоксикации в начальном периоде у пострадавших может наблюдаться эйфория, проявляющаяся возбуждением, излишней разговорчивостью, нарушением ориентировки в окружающей обстановке, нецелесообразностью поступков с явной опасностью для себя и окружающих. Эти признаки напоминают состояние алкогольного опьянения. Затем наступает стадия моторных нарушений, при которой появляются различные формы мышечного возбуждения: дрожание, тонические и клонические судороги, сопровождающиеся повышением температуры тела до 38-40 градусов. Моторное возбуждение заканчивается потерей сознания и переходом в коматозное состояние, при котором пострадавший полностью обездвижен. В этот период наблюдается непроизвольное отхождение мочи и кала. При попадании человека в атмосферу с высоким содержанием окиси углерода в зоне взрыва или атмосфере пожара наблюдается молниеносная форма отравления . При этой форме мгновенно наступает потеря сознания и смерть от паралича дыхательного центра. После остановки дыхания сердечная деятельность некоторое время сохраняется. В зависимости от условий отравления и индивидуальной чувствительности коматозное состояние может продолжаться до суток. При затянувшейся коме вследствие трофических нарушений развиваются симметричные пролежни и гангрена. У лиц, переживших острое отравление, сохраняются длительное время остаточные явления со стороны наиболее чувствительной к окиси углерода центральной нервной системы в виде паркинсонизма, корсаковского синдрома, различных амнестических расстройств, эпилепсии. Поражается и периферическая нервная система - развиваются невриты и радикулоневриты; им соответствуют нейротрофические симметричные некрозы кожи.

Специфическое действие окиси углерода на сердечно-сосудистую систему выражается в падении артериального давления, прямо пропорциональном концентрации яда в крови, вследствие паралича сосудодвигательного центра и сердечной мышцы, что сопровождается тахикардией, расширением сердца, появлением очаговых изменений в виде инфаркта миокарда, аритмией в силу нарушения внутрисердечной проводимости. Поражаются сосуды мелкого и среднего калибра, что осложняется развитием тромбозов и гангрен. Поражение лимфатических сосудов приводит к развитию отеков. Острое отравление окисью углерода сопровождается изменением периферической крови в виде эритро- и лейкоцитоза.

Поражение органов внутренней секреции - гипофиза, щитовидной железы, сперматогенного эпителия ведет к нарушению обмена веществ, в первую очередь углеводного: увеличивается уровень сахара в крови и развивается глюкозурия, нарушение азотистого обмена выражается в увеличении азота крови вследствие повреждения антитоксической функции печени. Расстройство водно-солевого обмена проявляется накоплением в плазме крови негемоглобинового железа за счет его уменьшения в тканях. Под воздействием окиси углерода в значительной степени снижается активность ферментов.

МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ КАРТИНА

При смерти от острой интоксикации с накоплением в организме карбоксигемоглобина кожные покровы и видимые слизистые оболочки трупа приобретают ярко-розовый или малиново-красный оттенок. Такую же окраску имеют и трупные пятна, носящие характер разлитых, обильных, с четкими границами. На коже возможны кровоизлияния медно-красного цвета, пузыри, наполненные соломенно-желтой жидкостью, или отслойки эпидермиса на передней поверхности грудной клетки и нижних конечностях, часто принимаемые за ожоги. Характерно раннее трупное окоченения и более позднее его разрешение. Следует отметить выраженность трупного окоченения, которое фиксирует позу покойного перед смертью. Все внутренние органы и скелетные мышцы имеют розовый оттенок. Сердечная мышца дряблая, полости сердца расширены, содержат алую жидкую кровь. Ткань легких, головного мозга, мягкие мозговые оболочки отечные. Под плеврой, брюшиной, эпикардом - множественные кровоизлияния. Такие же кровоизлияния обнаруживаются во многих органах, в частности, в слизистой оболочке желудка и кишечника. В венах нижних конечностей, реже брыжеечных, обнаруживаются тромбы, распространяющиеся до нижней полой вены.

МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ КАРТИНА

Морфологические изменения при отравлении окисью углерода состоят в том, что в органах и тканях возникает дистрофия, не имеющая специфического характера. Окись углерода действует на все системы организма. Наиболее чувствительна к ней нервная система.

В центральной нервной системе микроскопически обнаруживаются незначительные дистрофические изменения в поверхностных клетках коры и подкорковой области, выражающиеся в просветлении протоплазмы. Подобные изменения еще более резко выражены в стволовой части и глубоких слоях коры: резкое полнокровие, стазы, периваскулярный и перицеллюлярный отек, появление в капиллярах резко расширенных и спазмированных участков, свидетельствующих о падении со- сздистого тонуса; в мелких сосудах - коагуляция белков плазмы с образованием гиалиновых тромбов. У умерших на 2-5 день после отравления дистрофические изменения в клетках коры, подкорковых узлов и ствола выражены еще сильнее и характеризуют гибель части клеток: более распространены и тяжелы сосудистые расстройства в виде гиалиновых тромбов и кольцевых кровоизлияний в подкорковых узлах, продолговатом мозге, симметрично располагающихся в гипоталамической области. У умерших через 1-3 недели после отравления, помимо изменений в сосудах и нервных клетках, обнаруживаются симметричные фокусы размягчения в чечевичном теле, бледном шаре, аммоновом роге, реже в коре и спинном мозге. Появляются фокусы колликвационного некроза, по периферии которого располагаются глиозные клетки, содержащие гемосидерин и липоидные включения. При благоприятном исходе на месте мелких участков размягчения образуются глиозные рубцы в виде розеток, а на месте крупных - кисты.

При остром отравлении поражается и периферическая нервная система - развиваются невриты и радикулоневриты. Им соответствуют нейротрофические симметричные некрозы кожи.

В сердце появляются очаговые периваскулярные кровоизлияния, располагающиеся преимущественно в стенке левого желудочка и сосочковых мышцах, межуточный отек и дистрофия мышечных волокон, очаговая фрагментация, исчезновение поперечной исчерченности фибрилл. При смерти пострадавшего в более поздние сроки отравления отмечаются множественные очаги некроза в миокарде и реактивной инфильтрации из лимфоцитов, лейкоцитов и плазматических клеток.

В легочной ткани выявляются резкая гиперемия и отек, эмфизематозное расширение альвеол и периваскулярные кровоизлияния, ателектазы, десквамация эпителия бронхов. При смерти в более поздние сроки в просветах альвеол и бронхов обнаруживается фиброзно-гнойный экссудат или некротические массы, в перибронхиальных пространствах - полиморфно-ядерные лейкоциты, лимфоциты и эозинофилы.

В печени выявляются явления отека и лимфостаза, расширение межуточных пространств, в клетках - все виды дистрофии. Развиваются мелкоочаговые некрозы, лимфоидная инфильтрация по ходу сосудов.

В почках - гиперемия, лимфостаз, экссудативные и пролифера- тивные изменения клубочков, зернистая дистрофия и некроз клеток эпителия извитых канальцев. Возникают очаговые дистрофические и некробиотические изменения извитых канальцев; просветы прямых канальцев заполнены зернистыми и гиалиновыми цилиндрами.

Строгого соответствия между содержанием карбоксигемоглобина в крови и степенью интоксикации не наблюдается, поэтому судить о тяжести отравления по его содержанию в крови можно лишь ориентировочно. Различные коэффициенты токсичности окиси углерода условны и не учитывают индивидуальной чувствительности к ней организма, кислородной емкости крови, физической и эмоциональной нагрузки и некоторых объективных факторов - температуры и влажности воздуха в момент отравления, величины атмосферного давления. В литературе имеются противоречивые сведения о чувствительности детей к окиси углерода, в частности, некоторыми авторами у детей отмечены функциональная неравнозначность эритроцитов и изменение концентрации карбоксигемоглобина в крови в зависимости от времени суток.

Оксид углерода выводится из организма через дыхательные пути. Скорость выведения колеблется от 3 до 7 часов. Кроме дыхательных путей, оксид углерода выводится через кожу и с мочой в виде комплексных соединений с железом.

Наиболее надежными диагностическими признаками отравления оксидом углерода являются результаты судебно-химического исследования - обнаружение карбоксигемоглобина и количественное определение его в крови в концентрации более 10%, что в настоящее время считается верхней границей нормы. Физиологическая норма содержания карбоксигемоглобина в крови составляет от 1,5 до 3,1%. При острых отравлениях уровень его в крови может доходить до 50-80 и даже 100%. Возможно обнаружение в крови пострадавших и меньших количеств карбоксигемоглобина, так как у ослабленных лиц, больных и находящихся в состоянии алкогольного опьянения смерть наступает при более низких концентрациях.

Таблица 1.

Зависимость состояния человека от концентрации карбоксигемоглобина в крови

Таблица 2.

Зависимость симптомов отравления от количества карбоксигемоглобина в крови

Симптомы отравления	Количество НЮ в крови, в%
Никаких симптомов
Ощущение давления во лбу, может быть также легкая головная боль, расширение кожных кровеносных сосудов
Головная боль, ощущение пульса в висках
Сильная головная боль, слабость, головокружение, туман перед глазами, тошнота и рвота, коллапс
Те же симптомы, коллапс более вероятен, учащение дыхания и пульса
Учащение дыхания и пульса, кома, прерываема я временам и судорога, чейнстоксовское дыхание
Те же симптомы, ослабление дыхания и сердечной деятельности может наступить смерть
Слабый пульс, замедление дыхания, остановка дыхания и смерть

Нагревание крови до 80-90°С приводит к коагуляции белка, и кровь превращается в густую пастообразную массу, в результате чего провести количественное определение карбоксигемеглобина в крови, взятой из обгоревших трупов, становится затруднительным.

В настоящее время анализ крови в случае подозрения на отравление окисью углерода ограничивается определением карбоксигемоглобина и обнаружением оксида углерода. Причина этого заключается в укоренившемся мнении о том, что оксид углерода едва ли не единственный определяет токсичность продуктов горения неметаллических материалов. Вместе с тем при горении полимеров можно обнаружить более 140 веществ, многие из которых относятся к 1-му и 2-му классам токсичности, а содержание в крови карбоксигемоглобина не может служить надежным критерием состояния потерпевшего. Статистика свидетельствует о том, что от ожогов умирают лишь 18% людей, пострадавших на пожаре, а 82% погибают в результате отравления токсичными газами, а также от совместного воздействия нескольких факторов, включая яды и высокую температуру. Угроза отравления при пожарах возрастает с расширением номенклатуры и масштабов применения синтетических материалов. Смеси летучих веществ, выделяющихся при горении полимеров, сложны по химическому составу, неоднородны по агрегатному состоянию и направленности физиологического эффекта. В составе газов обнаруживаются вещества с различной биологической активностью, в том числе и чрезвычайно токсичные, действие которых усугубляется повышенной температурой, задымленностью помещения и пониженным содержанием кислорода.

Пламенное горение пенополиуретана ПР-292 и ППУ-ЗС сопровождается выходом синильной кислоты и выделением акрилонитрила. Полимерные эфиры акриловой кислоты применяются в качестве пластических масс. В процессе горения нетканного пластика КН-1 при наличии небольшой концентрации карбоксигемоглобина (до 27%) обнаруживаются высокие концентрации акрилонитрила и метгемоглобина. Решающая роль в наступлении смерти принадлежит акрилонитрилу высокое содержание которого имеет танатогенетическое и диагностическое значение. Ведущими по токсичности компонентами продуктов горения полиамидного материала П-53-П являются цианистый водород, двуокись азота, альдегиды, акрилонитрил и, наконец, оксид углерода. Оксид углерода в обнаруженной газовой смеси не имеет главенствующего значения с точки зрения токсикологии. Об этом также свидетельствуют результаты исследования образования токсикантов в воздухе при горении другого полиамидного материала марки СТБО. При сжигании 500 г материала максимальная концентрация цианистого водорода была обнаружена на 2-3 минуте от момента поджигания, окислов азота - на 7 минуте, а оксида углерода только на 12-13 минуте.

Нитрилы относятся к классу чрезвычайно опасных веществ и способны вызвать острые ингаляционные отравления. Токсическое действие может быть обусловлено как воздействием цианистой группы, образующейся после гидролизата нитрилов в организме, так и химической активностью целой молекулы.

Для судебно-химического исследования во время вскрытия необходимо брать 10 мл крови во флакон (под пробку) из глубоких крупных сосудов. Флакон с кровью не должен содержать пузырька воздуха.

Предлагается методика определения акрилонитрила и ацетонитрила в крови, разработанная кафедрой судебной медицины 1 Санкт-Петербургского медицинского института.

Кровь в количестве 5 мл помещали во флакон вместимостью 10 мл, который плотно закрывали резиновой пробкой и фиксировали в металлическом флаконе с плотно привинчивающейся крышкой. Подготовленный объект помещали в термостат при температуре 30°С и выдерживали в течение 60 минут. При помощи шприца из флакона отбирали 1 мл парогазовой фазы и вводили через испаритель в хроматографическую колонку. Идентификацию акрилонитрила и ацетонитрила осуществляли путем измерения времени их удерживания, для установления которого использовали искусственную смесь разделяемых веществ. Условия анализа, позволяющие дифференцированно идентифицировать исследуемые нитрилы при их совместном присутствии в крови: хроматограф «Цвет-104» с пламенно-ионизационным детектором, газ-носитель - азот, скорость движения газа-носителя 36 мл/мин, скорость движения воздуха - 300 мл/мин, температура термостата колонки - 60°С, жидкая фаза 5% Reoplex - 400 на носителе инертоне AW с зернением 0,2–0,25 мм, температура испарителя - 120°С. Время выхода компонентов составляло соответственно 415 (акрилонитрила) и 490 (ацетонитрила) секунд.

При приобретении необходимой аппаратуры предлагаемый метод будет внедрен в работу, что позволит проводить качественное определение нитрила акриловой кислоты и ацетонитрила в крови, существенно расширит диапазон судебно-токсикологических исследований.

Выводы:

В направлении на судебно-химическое исследование необходимо более подробно излагать обстоятельства смерти. Эксперт вправе в процессе осмотра места происшествия уточнить и предложить внести в протокол данные о характере загорания с перечнем сгоревших предметов и материалов, из которых они сделаны.
В связи с применением полимеров газовая среда пожаров претерпевает значительные изменения, которые выражаются в уменьшении количества оксида углерода и появлении синильной кислоты и нитрилов в количествах, способных приводить к тяжелым интоксикациям.
При воздействии на людей газовой фазы среды пожаров наиболее часто наблюдаются комбинированные отравления, в генезе которых оксид углерода не всегда играет ведущую роль. Поэтому при диагностике смерти в условиях пожара правомочно будет употреблять формулировку «Отравление угарными газами».