Спосіб визначення зрушень кислотно-лужної рівноваги в біологічних тканинах і рідинах

Изобретение относится к медицине, ветеринарии и биологии и предназначено для использования в клинической и научноисследовательской работе. Концентрация ионов водорода в крови, тканях и жидкостях организма одна из наиболее строго регулируемых физиологических переменных, занимающих триггерное положение по отношению ко всему каскаду регуляторов обменных процессов. Большинство распространенных заболеваний человека и животных сопровождается развитием у них компенсированных метаболических ацидозов и алкалозов. Однако диагностика сдвигов кислотнощелочного равновесия (КЩР) по общепринятому методу, принятому за прототип, а именно по показателям крови (pH, pCO2, HCO-3) (Р. Хашен, Д. Шейх. Очерки по патологической биохимии. - М.: Медицина, 1981. - С.92) не отражает истинного состояния в тканях. Это связано с функционированием при сдвигах КЩР крови компенсаторных систем: дыхательной и экскреторной. Так, при метаболическом алкалозе в тканях в крови, как это показано ниже, может определяться метаболический ацидоз. В других случаях при метаболических сдвигах КЩР в крови определяют респираторные ацидоз или алкалоз. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении достоверности способа определения метаболических сдвигов кислотно-щелочного равновесия в биологических тканях. Поставленная задача решается определением в тканях, эритроцитах, плазме крови и слюне человека и животных содержания окисленных и восстановленных метаболитов и активности ключевых ферментов, отражающих функционирование компенсаторных механизмов, возникающих в тканях в ответ на нарушение баланса между скоростью образования и утилизации ионов водорода. Компенсаторные механизмы направлены на связывание избытка ионов водорода при ацидозе и образование органических кислот для поддержания pH при дефиците ионов водорода в случае алкалоза. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что на основании проведенных экспериментальных и клинических исследований компенсированный метаболический ацидоз диагностируют по активации процессов глюконеогенеза и липолиза на фоне ингибирования гликолиза и цикла трикарбоновых кислот, отражающих повышение восстановительных свойств тканей и приводящих к накоплению восстановленных метаболитов и тиолов. В противоположность этому, при компенсированном метаболическом алкалозе наблюдают повышение окислительных свойств тканей, накопление окисленных метаболитов и дисульфидов, активацию гликолиза и цикла трикарбоновых кислот, что способствует ускоренному образованию органических кислот для поддержания pH, и торможение процессов глюконеогенеза и липолиза. Наличие причинно-следственных связей между сдвигами КЩР и изменением биохимических показателей, предлагаемых в данном изобретении, иллюстрируются следующими примерами. Исследования проводили на крысах линии Вистар и у людей, здоровых и больных гипертрофической кардиомиопатией. У крыс моделировали метаболический ацидоз и алкалоз, описанным в литературе способом (Журавский Н.И., Мельничук Д.А., Лукинов Д.Н. Влияние разных уровней углекислоты крови на биосинтез антител // Доклады АН УССР. - 1980. - №1. Сер.Б. - С.65 - 68). Показатели кислотно-щелочного состояния крови определяли с помощью прибора "Микроаструп". В тканях крыс (печени, миокарде, мышечной и костной), а также в слюне, эритроцитах и плазме крови людей исследовали содержание окисленных и восстановленных метаболитов (Methoden der enzymatischen Analyse /Heraus von H.Y. Bergmeyer. Berlin: Akademie-Verlag, 1970. - 2187s.), тиолов и дисульфидов (Современные методы биохимии. М.: Медицина, 1977, - С.223 - 231), активность фруктозодифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы (Вопросы мед. химии. - 1973. - №6. - С.568 - 570 и 1977. - №1. - С.159 - 165), активность гексокиназы и пируваткиназы (Практикум по биохимии / Под ред. проф. Н.П. Мешковой, С.Е. Северина, - М., 1979. С.211 - 214 и 259 - 260), активность мелатдегидрогеназы (Бюл. №1982, №19. - С.2. - А.с. СССР №930122). Установлено, что при моделировании у крыс метаболического ацидоза в крови определяют методом прототипа явления ацидоза, тогда как при моделировании алкалоза в крови определяют еще более выраженный ацидоз (фиг.1). В противоположность этому, в тканях животных находят альтернативные варианты направленности основных обменных процессов (фиг.2 - 10), отражающих развитие компенсаторных механизмов, описанных выше и направленных на связывание избытка ионов водорода при ацидозе и ускоренное образование органических кислот для поддержания pH при алкалозе. Подобное явление при компенсированном метаболическом алкалозе объясняется развитием в тканях гиперкомпенсации, выражающейся чрезмерным образованием органических кислот, что приводит в конечном результате к закислению среды. Учитывая, что очень многие распространенные заболевания человека (кардиомиопатии, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, гепатиты, коллагенозы, кариес, язвенная болезнь желудка, атеросклероз, дистрофия сетчатки, вирусные заболевания и лучевое поражение) сопровождаются развитием компенсированного метаболического ацидоза, определение в крови явлений ацидоза вносит существенную ошибку в понимание патогенеза заболеваний и проводимое лечение. Закономерность развития компенсаторных механизмов, характерных для метаболического алкалоза, прослеживается нами и в жидкостях организма (эритроцитах, плазме крови и слюне) у людей на ранних этапах сердечной патологии. Так, у больных гипертрофической кардиомиопатией на фоне показателей крови по методу прототипа (средние значения pH - 7,382 ± 0,017; pCO2 - 28,375 ± 2,792; HCO-3 - 19,817 ± 6,41), что свидетельствует о явлениях у них компенсированного метаболического алкалоза, определяли в эритроцитах, плазме и слюне изменения обменных процессов, отражающих компенсаторные механизмы при защелачивании организма (фиг.11), а именно: увеличение отношений окисленных метаболитов к восстановленным, уменьшение отношений тиолы : дисульфиды, увеличение активности гексокиназы и малатдегидрогеназы, а также снижение активности фруктозодифосфатазы, ключевого фермента глюконеогеназа. Данный способ осуществляется при компенсированных сдвигах КЩР путем регистрации отношений тиолы : дисульфиды, отношений окисленных метаболитов (пирувата, оксалоацетата) к восстановленным (лактату, малату) и активности фруктозодифосфатазы в тканях, и/или эритроцитах, и/или плазме, и/или слюне человека и животных, как минимум. При декомпенсации КЩР помимо вышеперечисленных показателей с целью определения реальных сдвигов обменных процессов необходимо исследовать активность липолиза и ключевых ферментов гликолиза и цикла трикарбоновых кислот. Исследования проводят общеизвестными описанными в литературе способами. На фиг.1 даны показатели кислотно-щелочного состояния крови крыс при моделировании у них метаболического ацидоза и метаболического алкалоза (в % к контролю); на фиг.2 - 5 - отношения SH/SS-групп и окисленных метаболитов (пирувата, оксалоацетата) к восстановленным (лактату, малату) в тканях крыс (1 - бедренной мышце, 2 - миокарде, 3 - печени, 4 бедренной кости) при моделировании у них метаболического ацидоза (- -) и алкалоза (-) в % к контролю; на фиг.6 - 10 - активность пируваткиназы, малатдегидрогеназы, липазы, фруктозодифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы в тканях крыс: 1 - бедренной мышце, 2 - миокарде, 3 - печени, 4 - бедренной кости при моделировании у них метаболического ацидоза (- -) и алкалоза (-) (в % к контролю); на фиг.11 - биохимические показатели в слюне, эритроцитах и плазме крови у больных гипертрофической кардиомиопатией (в % к контролю). На чертежах даны следующие сокращения: SH/SS-групп - отношения сульфгидрильных групп к дисульфидным в водорастворимых белках и низкомолекулярных соединениях; Пир - пируват; Лак - лактат; Мал - малат; Оа - оксалоацетат; ГК гексакиназа; МДГ НАД-зависимая малатдегидрогеназа; ФДФаза фруктозодифосфатаза.