Способ определения динамических характеристик эритроцитов крови

Способ определения динамических характеристик эритроцитов крови

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, в частности к методам медицинской диагностики.

Известно, что красные клетки крови (эритроциты) человека за свой срок жизни (120 дней) совершают примерно 3·10⁵ проходов сквозь капиллярную сеть, подвергаясь там значительным сдвиговым деформациям. Воздействие неблагоприятных факторов приводит к ослаблению механической устойчивости эритроцитов. Они теряют эластичность и преждевременно разрушаются, отравляя организм токсичными продуктами своего распада (гемолиза). Подобные явления наблюдаются при ряде заболеваний, а также после пропускания крови через оксигенаторы, диализаторы, аппараты искусственного кровообращения [1]. Оценка способности эритроцитов противостоять механическим воздействиям производится посредством приложения к клеткам в разбавленной суспензии тестовой сдвиговой нагрузки в центрифугах, вискозиметрах, микрофильтрационных устройствах, реоскопах [2] и последующего измерения степени гемолиза каким-либо из известных методов.

Недостатками этого способа являются невысокая чувствительность и точность, а также значительная трудоемкость, ввиду чего он применяется исключительно в исследовательских целях. Развитие гемолиза уже свидетельствует о необратимых повреждениях эритроцитарной мембраны, тогда как врачи заинтересованы в выявлении ранних стадий ослабления механической стойкости, т.н. субгемолитической травмы эритроцитов [1]. Несмотря на многократные попытки разработчиков медицинской аппаратуры, для лечебных учреждений такая диагностика до сих пор остается недоступной.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является ротационная вискозиметрия [1].

В способе-прототипе [1, стр.70] суспензию исследуемых эритроцитов вводят в узкую щель (зазор) между плоской пластиной и конусом. Поверхности, контактирующие с суспензией, отполированы. Угол раствора конуса близок к 120° (немного меньше). Когда с помощью электропривода конус приводится во вращение, в зазоре возникает сдвиговое течение. В результате эритроциты подвергаются механической нагрузке, пропорциональной скорости вращения, и через некоторое время начинается гемолиз. Степень гемолиза измеряют оптическим (спектрометрическим) методом по концентрации гемоглобина, вышедшего из эритроцитов в буферный раствор. Если фиксировать продолжительность воздействия, то механически менее стойкие эритроциты будут разрушаться быстрее. Методом сравнения можно судить о механической устойчивости клеток у разных пациентов.

Недостатками такого способа являются низкая чувствительность, малая точность, невозможность оценить степень структурных нарушений эритроцитарной мембраны на догемолизной стадии.

Задачей заявляемого изобретения является повышение чувствительности и точности определения индивидуальной устойчивости эритроцитов к механическим воздействиям.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом. Суспензию исследуемых эритроцитов заливают в контур рециркуляции, снабженный перистальтическим насосом. В контур встроена плоская прозрачная кювета с узким зазором, имитирующая кровеносный капилляр. Входя в сужение, эритроциты подвергаются сдвиговой нагрузке и деформируются одинаковым образом. Показатель деформируемости эритроцитов ε весьма чувствителен к нарушениям в структуре их мембраны и может быть измерен оптическим (дифракционным) методом [3]. Поскольку эритроциты при каждом обороте по контуру подвергаются воздействию значительных сдвиговых напряжений, их деформируемость рано или поздно начинает снижаться. У практически здоровых людей это снижение начинается примерно в одно и то же время τ и, очевидно, позже, нежели у пациентов с нарушениями в системе кровообращения. Значение τ определяют предварительно, и тогда можно судить об относительной устойчивости клеток у любого пациента: чем меньше разность между значениями показателя деформируемости эритроцитов ε в начале и в конце базового периода τ, тем выше механическая стойкость клеток. Напротив, большая разность свидетельствует о низкой устойчивости эритроцитов.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Заполняют контур рециркуляции физиологическим раствором, вводят туда пробу периферической или венозной крови пациента и определяют значения показателя деформируемости эритроцитов ε после ввода пробы (ε₀) и спустя базисное время τ(ε_τ). Стойкость красных клеток в условиях действия сдвиговых нагрузок рассчитывают как коэффициент сдвиговой устойчивости эритроцитов по предложенной автором формуле:

,

где ε₀ - значение показателя деформируемости, определяемое после внесения клеточной суспензии в контур рециркуляции,

ε_τ - значение показателя деформируемости, определяемое спустя время τ.

Коэффициент η имеет простой физический смысл - это характерное время жизни эритроцитов в контуре рециркуляции до начала гемолиза.

Способ поясняется следующим примером. Оперативный контроль состояния эритроцитов у больных, перенесших острый инфаркт миокарда (ОИМ). Предварительно определенное значение τ оказалось равным 5 минутам. Фактически уловить момент, когда величина ε_τ начнет уменьшаться по сравнению с начальным значением ε₀ можно не точнее инструментальной погрешности измерений δ=0,01; поэтому для практически здорового человека η принято равным 500 мин (норма). В различных патологических состояниях η тем меньше, чем значительнее структурные нарушения в эритроцитарной мембране. Экспериментально-клинические исследования проводились в клинике г.Тарту, Эстония под руководством доцента Р.В.Тээсалу. Исследовались т.н. слепым методом динамические характеристики эритроцитов из пробы венозной крови у трех пациентов (мужчин), перенесших ОИМ. Первый раз измерения были выполнены на следующие сутки после инфаркта, последующие - через день. На чертеже (а) показан временной ход начальной деформируемости ε₀, а (б) - коэффициент сдвиговой устойчивости эритроцитов η для этих больных, а также для практически здорового волонтера (кривые 1, контроль). Кривые 2 получены для пациента с неосложненным трансмуральным инфарктом передней стенки предсердия, кривые 3 - для пациента с многоочаговым инфарктом задней стенки, кривые 4 - для пациента с обширным инфарктом миокарда. Оказалось, что чем обширнее поражение сердечной мышцы, тем сильнее, наряду с уменьшением ε₀ (чертеж, а), падает коэффициент сдвиговой устойчивости η (чертеж, б). В то же время у волонтера параметры оставались в пределах нормы (η=500). При последующем сопоставлении полученных данных с клиническими показателями для данной группы больных было констатировано соответствие оценкам тяжести заболеваний, сделанным лечащими врачами.

Таким образом, заявляемый способ впервые решает задачу определения степени субгемолитического травмирования эритроцитов при различных нарушениях в системе микроциркуляции крови и/или использовании аппаратов экстракорпорального кровообращения, что дает основания считать его перспективным для применения в клиниках.

Литература

1. Левтов В.А., Регирер С.А., Шадрина Н.Х. Реология крови. М., Медицина, 1982. Стр.224-229, стр.70-72 - прототип.

2. Сторожок С.А., Санников А.Г., Захаров Ю.М. Молекулярная структура мембран эритроцитов и их механические свойства. Тюмень, изд. Тюм. Гос. Университета, 1997. С.75-104.

3. Захаров С.Д., Иванов А.В. и др. Структурные перестройки в водной фазе клеточных суспензий и белковых растворов при светокислородном эффекте. Квантовая электроника, т.33, 149-162 (2003).

Способ определения динамических характеристик эритроцитов крови, заключающийся в многократном пропускании суспензии эритроцитов через замкнутый контур с узким зазором и регистрации изменения их параметров, отличающийся тем, что регистрируют показатель деформируемости эритроцитов, причем регистрацию производят сразу после ввода суспензии в контур ε₀ и спустя время τ-ε_τ, а затем определяют коэффициент сдвиговой устойчивости эритроцитов η по формуле

где ε₀ - значение показателя деформируемости, определяемое сразу после внесения суспензии в контур;

ε_τ - значение показателя деформируемости, определяемое спустя время τ;

τ - время, в течение которого показатель деформируемости эритроцитов здорового человека в контуре остается неизменным.