Министерство здравоохранения Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования ММА им. И.М. Сеченова
ГЕМИХРОМНЫЙ МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕМОГЛОБИНА
В КРОВИ
Информационно-методическое пособие
Москва
2002
Пособие для врачей клинической лабораторной диагностики «Гемих-
ромный метод определения гемоглобина в крови» содержит: основные све-
дения по строению и свойствам гемоглобина, характеристику гемихромно-
го метода, подробную методику и способ проведения анализа, сравнение
гемихромного метода с гемиглобинцианидным, сведения об источниках
возможных погрешностей. Объективной основой для внедрения в практи-
ку гемихромного метода определения гемоглобина является создание на-
бора реагентов, не содержащего токсичных веществ. Разработанный набор
реагентов для определения гемоглобина в крови гемихромным методом
«Гемоглобин-Ново» рекомендован комиссией по лабораторным реагентам
Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения
Российской Федерации (протокол № 8 от 24 ноября 1997 г.) к серийному вы-
пуску и применению в медицинской практике.
Показано, что гемихромный метод анализа по правильности, воспро-
изводимости и чувствительности сравним с гемиглобинцианидным мето-
дом, а по скорости проведения анализа (5 минут против 20 минут) и срокам
годности трансформирующего раствора (6 месяцев против 3 месяцев) пре-
восходит его.
Пособие предназначено для врачей клинической лабораторной диа-
гностики, медицинских технологов, медицинских техников, биологов.
Организации-разработчики:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионально-
го образования ММА им. И.М. Сеченова; ЗАО «Вектор-Бест».
Авторы:
Т.И. Лукичева – к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории проблем
клинико-лабораторной диагностики Государственного образовательного учреж-
дения высшего профессионального образования ММА им. И.М. Сеченова;
В.И. Пупкова – к.х.н., заведующая лабораторией аналитической биохимии
ЗАО «Вектор-Бест».
Рецензенты:
В.Н. Титов – д.м.н., профессор, руководитель лаборатории клинической биохимии
Российского кардиологического научно-производственного комплекса МЗ РФ;
Ю.Е. Михайлов – к.м.н., заведующий лабораторией Научного центра хирур-
гии РАМН.
3
ВВЕДЕНИЕ
Определение концентрации гемоглобина в крови является наи-
более распространенным исследованием в КДЛ. Это важнейший по-
казатель (наряду с подсчетом эритроцитов) для оценки анемических
состояний в клинической практике.
Предложено много методов определения гемоглобина, и сте-
пень надежности получаемых результатов варьирует в зависимости
от применяемого метода. Международным комитетом по стандарти-
зации в гематологии (JCSH) в 1963 г рекомендовано использовать в
качестве стандартного метода гемиглобинцианидный, разработан-
ный Драбкиным в 1932 г.
С развитием аналитических методов исследования появилась
возможность заменить цианистые соединения более безопасными. В
настоящем пособии изложен гемихромный метод определения гемо-
глобина, в котором превращение гемоглобина в окисленную форму
осуществляется раствором, содержащим в качестве лизирующего
агента додецилсульфат натрия. Данный метод, реализованный в
коммерческих наборах реагентов, рекомендованных Минздравом
России к применению в КДЛ, безопасен для сотрудников, проводя-
щих анализ, и позволяет получать результаты определения гемо-
глобина с такой же степенью надежности, как и при использовании
гемиглобинцианидного метода.
4
ПОКАЗАНИЯ И ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ
К ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА
Показания к применению метода
Определение гемоглобина является одним из наиболее важных
и распространенных исследований в клинической лабораторной ди-
агностике. Оно проводится при различных заболеваниях, а также
при контроле за лечением: всех видов анемий, связанных с крово-
потерей, с нарушением кровообращения, с повышенным кровераз-
рушением; при первичных и вторичных эритроцитозах, эритремии,
полицитемии и других заболеваниях человека.
Противопоказания к применению метода
Противопоказаний нет.
5
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТОДА
Для определения гемоглобина в крови гемихромным мето-
дом необходимо оборудование, имеющееся практически в каждой
клинико-диагностической лаборатории. Внедрение гемихромного
метода определения гемоглобина не требует технического переосна-
щения лабораторий приборами и оборудованием. Используемые
приборы и оборудование серийно выпускаются отечественной и за-
рубежной промышленностью и разрешены к применению в широ-
кой медицинской практике Минздравом РФ:
1. Гемоглобинометр фотоэлектрический типа «Гемолан-500»,
АО НИКИ МЛТ, рег. № 90/345-56; колориметр автомати-
ческий медицинский цифровой КАМЦ-1, АО НИКИ МЛТ,
рег. № 81/823-65; фотометры: «Минилаб 501», рег. № 29-7-1838-2001;
«Stat-Fax 1904», Awareness Technology Inc., США, рег. № 95/244;
фотометр 5010, Boehringer Mannheim, Германия, рег. № 96/450;
«Спекол 11», Карл Цейс, Германия, рег. № 21/7-38-86 и др.
2. Дозаторы жидкостей одноканальные объемом от 20 до 5000 мкл ти -
па «ДПВ-1, ДПФ-1», ЗАО «СПб-Лабсистемс», рег. № 29/070506921613-01.
3. Встряхиватель медицинский типа «Вортекс», модель V 3, Elmi Ltd.,
Швеция-Латвия, рег. № 96/638.
4. Калькулятор.
5. Наборы реагентов для определения гемоглобина в крови гемихром-
ным методом: набор реагентов для определения гемоглобина в кро-
ви гемихромным методом «Гемоглобин-Ново», ЗАО «Вектор-Бест»,
рег. № 29/25081197/0404-00; набор калибровочных растворов гемих-
рома «Гемосо-Ново», ЗАО «Вектор-Бест», рег. № 29/25081197/0403-00;
набор контрольных растворов гемоглобина «Гемоконт-Ново», ЗАО
«Вектор-Бест», рег. № 29/25050501/3535-02.
6
ОПИСАНИЕ МЕТОДА
Предлагаемый гемихромный метод определения гемоглобина
в крови отличается от гемиглобинцианидного метода отсутствием
цианистых соединений в составе рабочего реагента и заменой их
на более безопасные соединения; быстротой проведения реакции и
большей производительностью.
В этом разделе кратко изложены основные функции, строение и
свойства гемоглобина и методы его определения.
Гемоглобин. Основные функции. Строение. Свойства
Принятые обозначения:
Hb – гемоглобин;
HbS – сульфогемоглобин;
HbF – фетальный гемоглобин;
HbChr – гемихром;
HbCN – гемиглобинцианид;
SDS – натрия додецилсульфат;
ПАВ – поверхностно-активные вещества.
Гемоглобин – основной дыхательный пигмент и главный ком-
понент эритроцитов, выполняющий важные функции в организме
человека: перенос кислорода от легких в ткани, выведение углекис-
лого газа из организма и регуляция кислотно-основного состояния
крови. Буферная система, создаваемая Hb, способствует сохранению
рН крови в определенных пределах.
Гемоглобин – красный пигмент крови человека и животных, от-
носящийся к хромопротеидам. Молярная масса гемоглобина состав-
ляет ~68 000. В крови человека в среднем содержится ~14,5% Hb,
его общее количество ~750 г. Hb представляет собой сложный бе-
лок, белковый компонент в котором представлен глобином, не-
белковый – простетической группой. Простетическая группа в
молекуле Hb представлена 4 одинаковыми железопорфириновы-
ми соединениями, которые образуют гем. Молекула гема состоит
из протопорфирина IХ, связанного через 4 атома азота с железом
двумя ковалентными и двумя координационными связями. Атом
железа (II) расположен в центре гема и придает крови характер-
ный красный цвет [1] (рис. 1).
Видовые различия Hb обусловлены химическим составом и
строением белкового компонента – глобина. Молекулы Hb пред-
7
ставляют собой тетрамерные белки, отличающиеся строением поли-
пептидных цепей, обозначаемых как a, b, g, d. В состав Hb входят
две пары полипептидных цепей двух типов. Гемоглобины различ-
ных видов имеют различия во вторичной, третичной и четвертичной
структуре, поэтому свойства их индивидуальны. Известно, что гемо-
глобин человека состоит из двух равных половин, каждая из которых
образована двумя одинаковыми полипептидными цепями. В крови
человека имеются Hb различных типов, отличающиеся по строению.
Основным Hb крови взрослого человека является HbA (~97%), со-
стоящий из a
2
b
2
цепей, а также HbA2 (~2,5%). Кроме того, в крови
взрослого человека со-держится до ~1,5% HbF. Кровь новорожден-
ного ребенка состоит на ~80% из HbF, который к концу первого года
жизни почти целиком заменяется на HbA.
Гемоглобин у новорожденных (фетальный) имеет структуру
a
2
g
2
, что значительно обусловливает и различия Hb взрослых и де-
тей: по спектральным характеристикам, электрофоретической под-
вижности, устойчивости к тепловой денатурации и др. [2, 3].
Незначительное изменение аминокислотного состава глобина,
иногда замена лишь одной аминокислоты в полипептидной цепи Hb,
полностью изменяет его свойства. Так, замена в HbA глутамино-
вой кислоты на валин приводит к превращению его в сульфогемо-
глобин – HbS, имеющий структуру a
2
s
2
. Этот Hb, обнаруженный у
больных серповидно-клеточной анемией, по своим свойствам отли-
чается от нормального. После отдачи кислорода в тканях HbS пре-
вращается в плохо растворимую форму и выкристаллизовывается в
Рис.1. Строение гема.
8
эритроцитах, вызывая их деформацию (образование серповидных
форм), это приводит к нарушению функций эритроцитов [4].
Гемоглобин – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в
воде и нерастворимое в спирте, эфире и хлороформе. В эритроцитах
Hb находится в растворенном состоянии, несмотря на то, что его со-
держание более 30%. При изменении аминокислотного состава гло-
бина может произойти и изменение его растворимости, как у HbS.
Растворы Hb окрашены в темно-красный цвет и имеют харак-
терные спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой области
спектра; изоэлектрическая точка Hb ~7. В кислой и щелочной среде
Hb легко денатурируется, скорость денатурации различна у разных
видов Hb. В кислой среде связь между гемом и глобином легко раз-
рывается. Свободный гем легко окисляется кислородом воздуха до
гематина, в котором атом железа трехвалентен [1].
Наиболее характерным свойством Hb является обратимое при-
соединение газов О
2
, СО. Образовавшиеся при этом соединения на-
зываются оксигемоглобином и карбоксигемоглобином, соответствен-
но. Реакция присоединения молекулярного кислорода не является
истинным окислением Hb, так как валентность железа в геме при
этом не изменяется, и эту реакцию правильнее называть оксигена-
цией. Истинное окисление Hb происходит только тогда, когда желе-
зо переходит в трехвалентное состояние.
В крови Hb находится, по крайней мере, в четырех формах:
оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбоксигемоглобин, метгемо-
глобин. В эритроцитах молекулярные формы Hb способны к взаимо-
превращению, их соотношение определено индивидуальными осо-
бенностями организма [1–4].
Методы анализа. Общая характеристика методов
Определение содержания Hb в крови человека является одним
из самых важных и массовых показателей. Для его определения чаще
всего анализируют производные Hb, образовавшиеся в процессе его
окисления и присоединения к гему различных химических групп,
приводящих к изменению валентности железа и окраски раствора.
Из «старых» методов, все еще применяемых в ряде лабораторий,
остановимся на следующих: сапониновом и методе Сали [5, 6].
При использовании сапонинового метода тельца Гейнца не рас-
творяются, раствор остается мутноватым, за счет чего может меняться
спектр поглощения раствора, и ошибка при этом достигает 20–30%.
9
В методе Сали измеряется гематин, образовавшийся при вза-
имодействии Hb с соляной кислотой. Метод основан на визуаль-
ной оценке содержания Hb путем сравнения окраски исследуе-
мой пробы со стандартными растворами солянокислого гематина.
Ошибка метода достигает ~30%, на результаты определения вли-
яют многие факторы: время реакции между Hb и соляной кисло-
той, которое может колебаться от 2 до 40 мин в зависимости от со-
держания белков крови; оттенок цвета геминхлорида, зависящий
от содержания билирубина в крови; характер освещения и пр.
Химические и спектрофотометрические методы имеют высокую
точность и рекомендуются в качестве референсных, но из-за тру-
доемкости и значительной стоимости анализа для рутинных опре-
делений Hb не применяются. Для рутинных лабораторных иссле-
дований наиболее предпочтительны колориметрические методы,
как наиболее дешевые, простые и быстрые в исполнении. Кровь
человека – это нормальная смесь производных Hb с различными
спектрами поглощения. При количественном определении Hb ко-
лориметрическими методами возникает проблема в выборе реа-
гента, который превращал бы все производные Hb только в одну
форму перед фотометрическим анализом. Лучшими методами, ко-
личественно превращающими Hb в его производные, оказались:
гемиглобинцианидный (HbCN), гемихромный (HbChr) и гемигло-
биназидный (HbN
3
), дающие наименьшую ошибку определения
при фотометрировании [7, 8]. Однако, гемиглобиназидный метод
имеет ряд недостатков: конечный продукт превращения Hb – HbN
3
имеет слабый пик поглощения при l = 540 нм, что не дает возмож-
ности использовать фотометры с широкополосными фильтрами;
иногда возникают проблемы, связанные с мутностью растворов ге-
миглобиназида; раствор HbN
3
не хранится при комнатной темпе-
ратуре. Напротив, гемиглобинцианидный и гемихромный методы
лишены этих недостатков и при дальнейших исследованиях им
было отдано предпочтение.
Гемиглобинцианидный метод
Принцип гемиглобинцианидного метода основан на перево-
де всех форм Hb в одну – HbCN. Перевод Hb в HbCN осуществляет-
ся при его взаимодействии с трансформирующим раствором, содер-
жащим феррицианид калия, цианид калия, дигидрофосфат калия и
неионный детергент. Дигидрофосфат калия поддерживает уровень рН,
при котором реакция проходит за 3–5 минут. Детергент усиливает
10
гемолиз эритроцитов и предотвращает мутность, связанную с бел-
ками плазмы. Феррицианид калия окисляет все формы Hb в метге-
моглобин, который образует с цианистым калием HbCN, имеющий
красноватый цвет, интенсивность которого прямо пропорциональна
концентрации Hb в пробе [9].
Гемиглобинцианидный метод был одобрен Международным Ко-
митетом по стандартизации в гематологии (ICSH) в 1963 г. [10, 11].
В нашей стране гемиглобинцианидный метод был рекомен-дован
к применению Министерством здравоохранения в 1974 г.: Приказ
Минздрава РФ № 960 от 5 октября 1974 г. «Об унификации клини-
ческих лабораторных методов исследований» п. 2.1.1. [Определение
гемоглобина крови гемиглобинцианидным методом с применением
ацетонциангидрина, М., 1974, 29–34].
Основные достоинства гемиглобинцианидного метода:
–
HbCN является стабильным производным Hb, и все имеющиеся
в крови формы Hb, кроме сульфогемоглобина, могут быть бы-
стро и количественно превращены в HbCN;
–
спектр поглощения HbCN имеет максимум при l = 540 нм, по-
этому достаточная точность анализа возможна при измерении
оптической плотности на фотометрах даже с неинтерференци-
онными светофильтрами;
–
растворы HbCN строго подчинены закону Ламберта-Бера при
l
= 540 нм в широком диапазоне концентраций;
–
калибровочный раствор HbCN устойчив в течение нескольких лет.
Калибровочный раствор гемиглобинцианида
Международный калибровочный раствор HbCN готовится от
имени ICSH с относительной погрешностью, не превышающей 0,2%,
и используется для аттестации коммерческих калибровочных рас-
творов [12]. Требование к пределу допустимого значения система-
тической погрешности при определении концентрации гемоглоби-
на в коммерческих калибровочных растворах ≤ ±2% по сравнению с
Международным калибровочным раствором.
Гемихромный метод
В настоящее время для определения Hb в крови разрабо-
тан новый колориметрический метод, не содержащий в составе
реагентов цианистых соединений, получивший название ге-
михромного.
11
Принцип гемихромного метода
Принцип гемихромного метода основан на переводе всех форм
Hb в одну – гемихром (HbChr). При взаимодействии Hb с трансфор-
мирующим раствором происходит его превращение в окисленную
низкоспиновую форму – гемихром, имеющую красноватый цвет, ин-
тенсивность которого прямо пропорциональна концентрации Hb в
пробе [13, 14].
Трансформирующие реагенты
Для перевода Hb в HbChr имеется несколько трансформирую-
щих реагентов, отличающихся по составу:
–
четвертичные аммониевые основания с ПАВ: т-ок тил фе но кси-
полиэтокси-этанол, полигидроксилаурилэтиловый эфир, с тор-
говым названием Triton X-100 и Brij-35, соответственно, и дру-
гие, имеющие общую формулу [15, 16]:
R
1
+
Ι
R
2
─ N ─ R
3
X–
Ι
R
4
где: R
1
–R
3
– короткие алкильные группы, содержащие от 1 до 4 атомов углерода;
R
4
– алкильная группа, содержащая от 12 до 16 атомов углерода;
Х – галоген.
–
соли жирных кислот (С14–С20) с феррицианидом калия и ЭДТА
в трис-буфере [17, 18];
–
SDS [19, 20];
–
другие агенты, не содержащие цианидов [21–28].
Из перечисленных трансформирующих реагентов лучшим яв-
ляется SDS. Максимальная скорость превращения Hb в HbChr от-
мечена именно при его взаимодействии с SDS. Полное превращение
Hb происходит в пределах 5 мин. Высокая скорость реакции позво-
ляет использовать данный метод в качестве экспресс-метода и при-
менять для определения Hb при неотложных состояниях.
Калибровочный раствор гемихрома
До последнего времени в практике гемихромного метода от-
сутствовали калибровочные растворы гемихрома. Концентрацию
Hb в крови определяли по-разному: по коэффициенту молярной
экстинкции, который по данным различных авторов, находится
12
в пределах 9,86–10,45 [14, 16]; по калибровочным растворам раз-
личного состава [19, 20], но не гемихрома; по контрольному рас-
твору гемоглобина [29, 30], аттестованному с высокой степенью
точности.
Приказом Минздрава РФ № 45 от 07.02.2000 г. «О системе мер
по повышению качества клинических лабораторных исследований в
учреждениях здравоохранения Российской Федерации» не рекомен-
довано использовать контрольные растворы Hb в качестве калибро-
вочного раствора.
Контрольные растворы Hb не правомочно использовать по сле-
дующим причинам: с контрольным раствором необходимо проводить
все операции, предусмотренные методикой определения Hb, вслед-
ствие чего неизбежны ошибки при его разведении; его невозможно
использовать для калибровки приборов, так как это не готовый рас-
твор HbChr, а проба крови, требующая соответствующей обработки
и подготовки.
В 1998 г. Пупковой В.И. с соавторами разработан, запатен-
тован и внедрен в практику набор реагентов для определения Hb
гемихромным методом, в состав которого входит концентрат SDS
(трансформирующий раствор) и калибровочный раствор геми-
хрома [31].
Набор зарегистрирован в Российской Федерации и внесен в го-
сударственный реестр медицинских изделий. Калибровочный рас-
твор HbChr обладает достаточной стабильностью (более 1 года) и
обеспечивает высокую точность измерения Hb при l = 540 нм. Соз-
данный калибровочный раствор HbChr соответствует всем требова-
ниям, предъявляемым к калибровочным растворам: это стерильный
водный раствор, разлитый в ампулы из светозащитного стекла, про-
зрачен, его спектральная чистота: А
533
/А
498
– в пределах 1,59–1,63;
А
750
≤ 0,002 (при длине оптического пути 10 мм).
Аттестация калибровочных растворов гемихрома проводи-
лась опосредованно – относительно калибровочных растворов
HbCN фирм «Boehringer Mannheim» (Германия) и «Ренам» (Рос-
сия). Калибровочные растворы фирмы «Ренам» были аттестова-
ны относительно 6-го Международного калибровочного раствора
гемиглобинцианида (ICSH) с концентрацией HbCN – 592±1 мг/л
(систематическая погрешность – 0,17%), изготовленного в На-
циональном институте общественного здоровья и охраны окру-
жающей среды, г. Бетховен, Нидерланды. Допустимое значение
систематической погрешности при аттестации коммерческих ка-
13
либровочных растворов не превышает ±2%, поэтому и результаты
определения концентрации Hb в одной пробе, полученные обои-
ми методами, сопоставимы: их расхождение также не превыша-
ет ±2%. При теоретическом молярном коэффициенте экстинкции
HbCN, равном 11,00, молярный коэффициент экстинкции гемих-
рома составляет 10,16.
Контрольные растворы гемоглобина
Использование калибровочных растворов позволяет точно
определить концентрацию Hb в крови, если при анализе не было
допущено различных погрешностей. Погрешности анализа мож-
но выявить при внутрилабораторном и межлабораторном контро-
ле качества с помощью контрольных растворов Hb. Контрольные
растворы Hb – это высоко очищенные имитаторы крови челове-
ка, не содержащие примесей, искажающих результаты анализа.
Систематическая погрешность, допускаемая при определении
концентрации Hb в контрольных растворах, не превышает ±2%.
Аттестация этих растворов проводится на фотометрах высокого
класса точности при использовании дозаторов с погрешностью до-
зирования ≤ 1%.
Наличие наборов реагентов для определения Hb в крови:
трансформирующего реагента, калибровочных растворов гемихрома
и контрольных растворов Hb обеспечивает возможность получения
результатов с погрешностью, не превышающей ±2%.
Основные достоинства гемихромного метода [13, 32]:
–
гемихром – стабильное производное гемоглобина, и все имею-
щиеся в крови формы гемоглобина могут быть быстро и количе-
ственно превращены в HbChr;
–
максимум спектра поглощения HbChr вблизи l = 540 нм (533 нм),
поэтому достаточная точность анализа возможна при измерении
оптической плотности на фотоэлектроколориметрах;
–
растворы HbChr строго подчинены закону Ламберта-Бера при
l
= 540 нм в широком диапазоне концентраций;
–
калибровочный раствор HbChr устойчив в течение 1,5 лет;
–
трансформирующий реагент не ядовит и безвреден: в его со-
ставе не содержится цианистых и других токсичных соеди-
нений.
Молярный коэффициент экстинкции HbChr при l = 540 нм ра-
вен 10,16.
14
Достарыңызбен бөлісу: |