Клиническое значение и современные методологические аспекты определения уровня карбокси- и метгемоглобина в крови. Кислотно-основное состояние

Гемоглобин (Hb)

— кровяной пигмент, роль которого заключается в транспорте кислорода к органам и тканям. Вне эритроцитов (в плазме крови) гемоглобин практически не обнаруживается.

Химически гемоглобин относится к группе хромопротеидов. Его простетическая группа, включающая железо, называется гемом, белковый компонент — глобином. Молекула гемоглобина содержит 4 гема и один глобин. Гем является металлопорфирином — комплексом железа с протопорфирином. Протопорфирин имеет в своей основе четыре пиррольных кольца, соединенных посредством метиловых мостиков (СН) в кольцо порфирина. Гем идентичен для всех разновидностей гемоглобина человека.

В эритроцитах циркулирующей крови гемоглобин находится в состоянии беспрерывной обратимой реакции, то присоединяя молекулу кислорода (в легочных капиллярах), то отдавая ее (в тканевых капиллярах).

При полном насыщении крови кислородом 1 г гемоглобина связывает 1,34—1,36 мл кислорода. При высоком содержании кислорода в окружающей среде (в легких) восстановленный гемоглобин легко и быстро переходит в оксигемоглобин, тогда как при малых концентрациях кислорода в окружающей среде (в тканях, в которых кислород утилизируется) оксигемоглобин легко отщепляет от себя кислород. В случае ухудшения условий артериализации крови вследствие нарушения диффузии кислорода через альвеолярную мембрану или увеличения скорости кровотока в малом круге кровообращения, а также при повышенном потреблении кислорода тканями содержание оксигемоглобина в крови снижается, а количество восстановленного гемоглобина соответственно возрастает. В норме в артериальной крови содержание оксигемоглобина составляет 95—96 % от общего количества гемоглобина. В венозной крови эта величина снижается до 60 %.

Карбоксигемоглобин (HbCO)

— оксиуглеродный гемоглобин — диссоциирует в несколько сотен раз медленнее, чем оксигемоглобин, поэтому даже незначительная концентрация (0,07 %) в воздухе угарного газа (СО), связывая около 50 % имеющегося в организме гемоглобина и лишая его способности переносить кислород, является смертельной.

Образование карбоксигемоглобина начинается с периферии эритроцитов, соприкасающихся в легочных капиллярах с СО. При последующей циркуляции крови перераспределения СО между эритроцитами не происходит. По мере увеличения концентрации СО в воздухе образование карбоксигемоглобина распространяется от периферии эритроцитов к их центру. Каждый грамм глобина способен связывать 1,33—1,34 мл О2 или СО. Эта величина получила название константы Хьюфнера. Однако сродство к СО в 200—290 раз больше, чем к О2-

Константа равновесия этой реакции следующая:

В связи с этим даже при малом содержании СО во вдыхаемом воздухе в организме создаются конкурентные взаимоотношения между этими газами по захвату гемоглобина со значительным преимуществом для СО.

Определение содержания карбоксигемоглобина

(по Л.Э. Горн). Метод основан на фотометрическом определении разницы светопоглощения растворов окси- и карбоксигемоглобина после их денатурации щелочью.

Оборудование и реактивы. Универсальный фотометр ФМ или горизонтальный фотометр; 0,04 % раствор аммиака; 0,2 н. раствор гидратов оксида натрия или калия (едкого кали или натра).

Методика . В 2 пробирки наливают по 4,9 и 5,9 мл 0,04 % раствора аммиака, после чего в каждую вносят по 0,1 мл крови. В первую пробирку, предназначенную для определения светопоглощения исходной денатурированной крови, содержащей искомое количество карбоксигемоглобина (HbO2 + HbCO), быстро добавляют 5 мл 0,2 н. раствора щелочи, быстро перемешивают двукратным опрокидыванием и фотометрируют пробу через 1 мин после внесения щелочи (50—70 с, не более!) при светофильтре № 5 (М-55 или М-52, эффективная длина волны пропускаемого света 550 или 520 нм). Содержимое второй пробирки, в которой определяют общее количество гемоглобина, прямо фотометрируют при светофильтре № 5 (М-50, 496 нм). Фотометрирование ведут по общепринятым правилам в кюветах 10 мм с использованием дистиллированной воды. При использовании светофильтра № 5 (М-55) содержание карбоксигемоглобина вычисляют по формуле:

где Е — экстинкция.

Если светофильтр № 5 имеет марку М-52, а не М-55, то коэффициент 132 заменяют на 123.

Норма и оценка результатов исследования карбоксигемоглобина

В крови лиц, не соприкасающихся в условиях производства с оксидом углерода, карбоксигемоглобин присутствует, как правило, в некотором количестве, что обусловлено практически постоянным загрязнением атмосферы продуктами неполного сгорания всех видов топлива. По данным разных авторов, у городских жителей, не связанных с воздействием оксида углерода, в крови содержится до 15 % карбоксигемоглобина. Средняя его концентрация колеблется, по различным данным, от 2—4 до 6—8 %. Курение ведет к повышению этой величины на 2—3 %. Источником образования карбоксигемоглобина является не только экзогенный оксид углерода, но и в какой-то мере оксид углерода, образующийся в организме в результате неполного окисления некоторых продуктов обмена веществ, в частности гемоглобина. Поскольку при перенесении пострадавшего в чистую атмосферу, особенно при вдыхании кислорода, диссоциация карбоксигемоглобина происходит сравнительно быстро (за первый час содержание карбоксигемоглобина уменьшается вдвое), результаты лабораторного исследования крови, взятой для анализа через некоторое время после оказания первой помощи, могут дать ложное представление об имевшей место начальной максимальной концентрации карбоксигемоглобина и тем самым исказить представление о степени тяжести клинической картины интоксикации. Это является обоснованием необходимости максимального сокращения интервалов между вынесением пострадавшего из отравленной атмосферы и взятием крови для анализа. При хронической интоксикации оксидом углерода диссоциация карбоксигемоглобина в крови значительно замедляется.

Для уточнения диагноза отравления монооксидом углерода производится определение НbСО в крови различными физико-химическими и химическими методами. Существуют довольно простые экспресс-методы определения содержания НbСО в крови: проба с разведением, проба с кипячением, проба с щелочью, проба с медным купоросом, проба с формалином. Принцип методов основан на большей устойчивости НbСО (сохраняет розовую окраску в растворе), в сравнении с НbО, к денатурирующим воздействиям. Их чувствительность находится в пределах 25-40% НbСО.

Качественные пробы на карбоксигемоглобин:

Проба с дистиллированной водой.

Каплю исследуемой крови вводят в пробирку с водой (разведение примерно 1:300). При наличии карбоксигемоглобина вода окрашивается в розовый оттенок. В контрольной пробирке с кровью человека, не подвергшегося воздействию монооксида углерода, кровь в таком же разведении дает окраску воды коричневого оттенка.

Проба с танином.

К исследуемой крови, разведенной в воде (1:9), добавляют несколько капель 3% водного раствора танина (дубильной кислоты). При наличии в крови карбоксигемоглобина выпавший преципитат имеет беловато-коричневый цвет. В контрольной пробирке с нормальной кровью цвет существенно не изменяется.

Проба с формалином.

К исследуемой крови добавляют формалин в равном объеме. При наличии в крови карбоксигемоглобина цвет ее не меняется. В контрольной пробирке с нормальной кровью отмечается грязно-бурая окраска.

При отправке крови на лабораторный анализ из вены берут 5 мл крови, добавляют к ней антикоагулянт (1 каплю гепарина) и покрывают поверхность крови вазелиновым маслом.

Количественное определение содержания НbСО в крови производят спектрометрическими, фотометрическими, колориметрическими и газоаналитическими методами. Наиболее чувствительны фотометрический и спектрофотометрический методы, позволяющие определять НbСО в крови начиная с 0,5-1%.

Мероприятия медицинской защиты

Специальные санитарно-гигиенические мероприятия - использование индивидуальных технических средств защиты (средства защиты органов дыхания, при применении карбонилов
металлов - средства защиты органов дыхания и кожи) в зоне химического заражения.

Специальные профилактические медицинские мероприятия:

- применение антидота перед входом в зону пожара;

Проведение санитарной обработки пораженных карбонилами металлов на передовых этапах медицинской эвакуации.

Специальные лечебные мероприятия:

- своевременное выявление пораженных;

Применение антидотов и средств патогенетической и симптоматической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью,
дееспособности, в ходе оказания первой (само- и взаимопомощь), доврачебной и первой врачебной (элементы) помощи пострадавшим;

Подготовка и проведение медицинской эвакуации.

Медицинские средства защиты

Сразу после удаления пораженного из зараженной атмосферы начинается процесс спонтанного выведения СО из организма, постепенно восстанавливаются свойства гемоглобина и тканевых ферментов. Специфическими противоядиями при отравлении СО являются вещества, ускоряющие этот процесс - кислород (Н.Н. Савицкий и др.) и ацизол (Л.А. Тиунов и др.).

Кислород . В связи с тем что СО обратимо связывается с гемоглобином и при этом конкурирует за участок связывания (двухвалентное железо гема) с кислородом, увеличение парциального давления последнего во вдыхаемой смеси (вдыхание чистого кислорода) способствует ускорению диссоциации образовавшегося карбоксигемоглобина и усиленному выведению яда из организма отравленного (скорость элиминации возрастает в 3-4 раза). При ингаляции О 2 под повышенным давлением (0,5-2 атмосферы избыточной), кроме того, увеличивается количество кислорода, транспортируемого плазмой крови в форме раствора, снижается чувствительность тканевых цитохромов к ингибиторному действию СО, что также способствует устранению явлений кислородною голодания, нормализации энергетического обмена.

Ингаляцию кислорода (или кислородно-воздушных смесей) с помощью имеющихся на снабжении технических средств (кислородные ингаляторы) следует начинать как можно раньше. В первые минуты рекомендуют вдыхать 100% кислород, затем в течение 1-3 ч - 80-90% кислородно-воздушную смесь, затем - 40-50% смесь кислорода с воздухом. Продолжительность мероприятия определяется степенью тяжести пострадавшего.

Бессознательное состояние, признаки ишемии миокарда, уровень карбоксигемоглобина в крови выше 60%, дыхательная недостаточность - показания к проведению гипербарической оксигенации (при наличии технических средств).

Ацизол - бис-(1-виниламидазол)-цинкдиацетат - комплексное соединение цинка, которое при действии на гемоглобин уменьшает его сродство к монооксиду углерода (константа Хила процесса взаимодействия уменьшается с 2,3 до 1,8). Препарат рекомендуют применять внутримышечно в форме 6% раствора на 0,5% растворе новокаина в объеме 1,0 мл на человека в возможно более ранние сроки после воздействия СО. В случае тяжелого отравления допускается повторное введение ацизола в той же дозе не ранее чем через 1 ч после первой инъекции.

Симптоматические средства . При легких и средней степени тяжести поражениях позитивный эффект на состояние пострадавших оказывает назначение, наряду с ингаляцией кислорода, средств, возбуждающих дыхание и сердечную деятельность: кордиамин - 1 мл подкожно, кофеин 10% - 1-2 мл подкожно, вдыхание паров нашатырного спирта. Применение таких средств у тяжело пораженных без одновременно проводимой кислородотерапии - противопоказано.

При поражении карбонилами металлов, кроме указанного выше, при угрозе развития токсического отека легких (встречается примерно в 16-20 % случаев) необходимо использование средств и методов, применяемых при отравлениях ОВТВ удушающего действия. Для его лечения - физический покой, кровопускание (до 500 мл), кортикостероиды, антигистаминные препараты, сердечно-сосудистые средства, оксигенотерапия, диуретики - только при сохранении нормального АД. В отличие от кардиогенного отека легких совершенно противопоказано применение анальгетиков наркотического ряда.Кроме того, нельзя применять гипербарическую оксигенацию (способствует повреждению альвеолярно-капиллярной мембраны и ухудшает течение отека легких). Раннее назначение антибиотиков для предупреждения пневмонии.

При лечении коллапса (встречается в 25-35% случаев) используются коллоидные растворы - полиглюкин, реополиглюкин, кристаллоиды, норадреналин, кортикостероиды, оксигенотерапия.

При отеке мозга применяются дегидратационные средства - маннитол, мочевина, уроглюк из расчета 1,5-2 г/кг/сут, или глицерин 0,5 г/кг.

Для улучшения метаболических процессов принимают витамины В 1 и С, что приводит к снижению уровня пировиноградной кислоты и уменьшению ацидоза. Назначение цитохрома С способствует уменьшению гипергликемии, снижает содержание молочной кислоты и улучшает мозговое кровообращение. Прорабатываются возможности использования для лечения отравлений монооксидом углерода соединений железа и кобальта (способствуют выведению яда из организма).

Этапное лечение

Первая помощь : вынос из зоны заражения, надевание противогаза с гопкалитовым патроном, согревание, применение рефлекторных стимуляторов (нашатырный спирт), искусственное дыхание.

До врачебная помощь : те же мероприятия, что при оказании первой помощи, дыхательные аналептики, оксигенотерапия, искусственная вентиляция легких.

Первая врачебная помощь :

А. неотложные мероприятия : сердечные и дыхательные аналептики по показаниям, при коллапсе - мезатон, эфедрин, при резком возбуждении - феназепам, барбамил внутривенно, литическая смесь (аминазин, димедрол) внутримышечно, глюкоза с аскорбиновой кислотой внутривенно, оксигенотерапия, согревание, покой.

Б. Мероприятия, которые могут быть отсрочены : антибиотики, витамины.

Квалифицированная медицинская помощь: оксигенотерапия, гипербарическая оксигенация, сердечно-сосудистые средства, антикоагулянты, противосудорожная терапия - по показаниям, при появлении признаков отека мозга или повышении внутричерепного давления - дегидратационная терапия, антибиотики, витамины.

Эвакуация - лежа на носилках. На этапе оставляют легкопораженных и нетранспортабельных.

Клинический анализ крови - простое и информативное исследование. Оно хорошо тем, что забор крови проводится из пальца, поскольку требуется её минимальное количество, не нужно никакой специальной подготовки: единственное требование - сдавать анализ натощак.

Методика позволяет оценить гемограмму, то есть количество и соотношение клеток, а также ряд других важнейших показателей, среди которых не последнее место отводится анализу крови на гемоглобин. От чего зависит его концентрация в крови? Сколько гемоглобина должно быть в норме? Что еще нужно знать о данном показателе?

Функции и виды гемоглобина

Основная функция гемоглобина - транспортная. Он связывается с кислородом, поступившим в кровь из легочных альвеол, переносит его и затем отдает тканям. Но на этом роль гемоглобина не заканчивается: он забирает углекислый газ и относит его обратно к легким, откуда тот удаляется в окружающую среду. Таким образом, данный белок играет огромное значение для дыхания: без него у клеток человеческого организма нет возможности полноценно осуществлять метаболизм.

Выделяют несколько видов нормального гемоглобина:

Из них А1 и А2 характерны для взрослых (причем HbA1 составляет 96-98% от общего количества), а гемоглобин F - для новорожденных. В первые дни жизни этот показатель составляет до 60-80%, и к четвертому-пятому месяцу жизни снижается до 10%. В крови человека нормальный гемоглобин присутствует в трех химических формах: оксигемоглобин (соединение с кислородом, обозначение - HbO 2), карбгемоглобин (соединение с углекислым газом, обозначение - HHbCO 2), и восстановленный гемоглобин (обозначается как HHb). Однако данный белок способен образовывать и патологические соединения такие, как карбоксигемоглобин и метгемоглобин.

Карбоксигемоглобин представляет собой соединение с угарным газом. Он не способен переносить кислород и углекислый газ, откуда следует вывод о том, что при его наличии в крови ткани начинают испытывать сильнейшее кислородное голодание. Именно поэтому при пожаре люди гораздо чаще погибают от удушья, чем от самого огня.

Метгемоглобин образуется при окислении гемоглобина, железо в метгемоглобине является трехвалентным (в норме оно двухвалентное). Такое соединение прочно связывает кислород и крайне неохотно отдает его тканям. Вот почему при образовании метгемоглобина ткани также испытывают сильнейшую гипоксию. Метгемоглобин появляется в крови при отравлении окислителями (перманганатом калия, анилином и т.п.), нитратами и нитритами.

Сам по себе анализ крови на гемоглобин не предполагает определения наличия в крови карбоксигемоглобина и метгемоглобина. В этом нет необходимости. Подобное исследование проводится в том случае, если имеют место быть симптомы отравления: тогда кровь берут в токсикологическую лабораторию, где при помощи специальных методик выявляют наличие метгемоглобина или карбоксигемоглобина.

Методика проведения анализа крови на гемоглобин

Для измерения количества гемоглобина в крови нет необходимости проводить забор крови из вены, ее берут из пальца. Это правильно, поскольку такой забор менее травматичен и предполагает изъятие минимального количества крови, чего вполне достаточно для определения исследуемого показателя. Анализ не предполагает особой подготовки: не требуется никаких диет или дополнительных манипуляций. Единственное ограничение - кровь следует сдавать натощак. Опять же, тот факт, что ее забор проводится из пальца, позволяет избежать голодных обмороков, иногда возникающих при взятии крови из вены натощак.

В настоящее время существует несколько групп методик, позволяющих сделать определение уровня гемоглобина в крови максимально точным. Еще недавно популярным был способ Сали, однако он недостаточно надежен и не отвечает современным требованиям. Поэтому вместо него предложены колориметрические и газометрические методы, а также способ измерения содержания железа в гемоглобиновой молекуле. Это правильно: время движется вперед, и современные технологии постепенно вытесняют более старые.

Помимо классического забора крови из пальца для измерения гемоглобина в лаборатории существует экспресс методика. Для этого существует специальный прибор - гемоглобинометр. Принцип действия прибора - колориметрический. Забор крови также осуществляется из пальца: для измерения ее требуется совсем немного: около 10 микролитров.

Процедура занимает совсем немного времени: прибору с момента прокола пальца до получения результата необходимо меньше минуты. Кроме того, современные приборы имеют встроенную систему, проверяющую, насколько правильно работают все элементы.

Такой прибор стоит достаточно дорого, поэтому если у вас бывает необходимость сдать кровь на гемоглобин пару раз в год, то покупать его не стоит: проще бесплатно сдать анализ в лаборатории. Однако у тех, кто вынужден постоянно контролировать концентрацию гемоглобина, данный прибор обязательно должен быть в наличии. В таком случае измерения можно проводить несколько раз в день, что просто необходимо при некоторых заболеваниях крови.

Конечно, данный прибор применяется не так часто, как, скажем, приборы для определения уровня сахара и холестерина, что связано, с одной стороны, с недостаточностью информированности населения, и с другой, не с такой высокой частотой распространения подобных патологий. Безусловно, использование таких приборов не исключает полностью необходимости сдавать анализ в лаборатории, где получаются более точные результаты.

Интерпретация результатов исследования

Нормальное содержание гемоглобина в крови составляетг/л у женщин иг/л у мужчин. Расшифровка результатов анализа подразумевает не только сравнение полученных цифр с целевыми показателями, но и их оценку в комплексе с определением количества эритроцитов. Для этого существует специальный индекс, который носит название цветового показателя, отражающего концентрацию гемоглобина в эритроците. В норме он лежит в диапазоне от 0,85 до 1,05.

Низкий гемоглобин является признаком анемии. Если при этом цветовой показатель также снижен по сравнению с нормой, то такая анемия - гипохромная. Существует целый ряд причин, способствующих снижению гемоглобина, но все их можно подразделить на две большие группы: нарушение синтеза и повышенный распад. Образование гемоглобина может быть нарушено из-за дефицита его основных компонентов - железа и аминокислот, что бывает связано с неправильным питанием, заболеваниями желудочно-кишечного тракта, длительной лихорадкой и т.д. Если все составляющие присутствуют в достаточном количестве, нарушение синтеза может быть обусловлено генетическими причинами или, к примеру, отравлением свинцом.

Повышенный распад гемоглобина наблюдается при кровопотерях (это может быть одним из признаков скрытого кровотечения), гемолизе эритроцитов (при малярии, отравлении гемолитическими ядами, аутоиммунном поражении и т.п.), наследственных нарушениях. К сожалению, расшифровка клинического анализа крови не дает представления о причинах, приведших к снижению уровня гемоглобина. Для этого потребуются дополнительные исследования.

Подъем гемоглобина бывает обусловлен усилением выработки эритроцитов из-за гипоксии, повышения уровня глюкокортикоидов или опухолевого процесса. Еще одна причина - сгущение крови, которое может быть при стрессах, обезвоживании и некоторых заболеваниях.

Также существуют специальные анализы на определение процентного содержания отдельных фракций гемоглобина, выявление патологических форм (метгемоглобин, карбоксигемоглобин). Каждое из таких исследований назначается врачом по определенным показаниям. Если нет никаких отклонений по гемоглобину в клиническом анализе крови (или нет признаков отравления в случае с карбокси- и метгемоглобином), то, как правило, оснований для дополнительных анализов нет.

Гемоглобин жизненно необходим человеку. Без него начинается кислородное голодание тканей, которое может привести к самым серьезным последствиям, включая летальный исход (это не редкость при отравлениях, сопряженных с образованием карбоксигемоглобина и метгемоглобина). Расшифровка анализа крови на гемоглобин может показать имеющиеся отклонения от нормы, которые обязательно нужно устранять. Огромное значение имеет не борьба с самим симптомом, а выявление причины и грамотное лечение.

Определение карбоксигемоглобина в крови

Качественные пробы на карбоксигемоглобин:

Проба с дистиллированной водой.

Мероприятия медицинской защиты

металлов - средства защиты органов дыхания и кожи) в зоне химического заражения.

Специальные профилактические медицинские мероприятия:

- применение антидота перед входом в зону пожара;

Специальные лечебные мероприятия:

- своевременное выявление пораженных;

Применение антидотов и средств патогенетической и симптоматической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью,

дееспособности, в ходе оказания первой (само- и взаимопомощь), доврачебной и первой врачебной (элементы) помощи пострадавшим;

Подготовка и проведение медицинской эвакуации.

Медицинские средства защиты

Кислород. В связи с тем что СО обратимо связывается с гемоглобином и при этом конкурирует за участок связывания (двухвалентное железо гема) с кислородом, увеличение парциального давления последнего во вдыхаемой смеси (вдыхание чистого кислорода) способствует ускорению диссоциации образовавшегося карбоксигемоглобина и усиленному выведению яда из организма отравленного (скорость элиминации возрастает в 3-4 раза). При ингаляции О 2 под повышенным давлением (0,5-2 атмосферы избыточной), кроме того, увеличивается количество кислорода, транспортируемого плазмой крови в форме раствора, снижается чувствительность тканевых цитохромов к ингибиторному действию СО, что также способствует устранению явлений кислородною голодания, нормализации энергетического обмена.

Ацизол- бис-(1-виниламидазол)-цинкдиацетат - комплексное соединение цинка, которое при действии на гемоглобин уменьшает его сродство к монооксиду углерода (константа Хила процесса взаимодействия уменьшается с 2,3 до 1,8). Препарат рекомендуют применять внутримышечно в форме 6% раствора на 0,5% растворе новокаина в объеме 1,0 мл на человека в возможно более ранние сроки после воздействия СО. В случае тяжелого отравления допускается повторное введение ацизола в той же дозе не ранее чем через 1 ч после первой инъекции.

Симптоматические средства. При легких и средней степени тяжести поражениях позитивный эффект на состояние пострадавших оказывает назначение, наряду с ингаляцией кислорода, средств, возбуждающих дыхание и сердечную деятельность: кордиамин - 1 мл подкожно, кофеин 10% - 1-2 мл подкожно, вдыхание паров нашатырного спирта. Применение таких средств у тяжело пораженных без одновременно проводимой кислородотерапии - противопоказано.

Доврачебная помощь: те же мероприятия, что при оказании первой помощи, дыхательные аналептики, оксигенотерапия, искусственная вентиляция легких.

Б. Мероприятия, которые могут быть отсрочены : антибиотики, витамины.

Квалифицированная медицинская помощь: оксигенотерапия, гипербарическая оксигенация, сердечно-сосудистые средства, антикоагулянты, противосудорожная терапия - по показаниям, при появлении признаков отека мозга или повышении внутричерепного давления - дегидратационная терапия, антибиотики, витамины.

Эвакуация - лежа на носилках. На этапе оставляют легкопораженных и нетранспортабельных.

Экстренная медицина

Определение карбоксигемоглобина в крови является ценным показателем, уточняющим диагноз и определяющим рациональную терапию. Так, в случаях, когда по истечении определенного времени в крови пострадавшего наступает равновесие между образованием и удалением окиси углерода, терапия кислородом может утрачивать свое значение.

Качественная реакция на наличие карбоксигемоглобина в крови:

1. Кровь в количестве 0,01 мл берут из пальца уколом иглой и разводят дистиллированной водой в 100 раз (до 1 мл). Пробирку с разведенной кровью помещают перед спектроскопом и наблюдают при естественном или искусственном освещении две полосы поглощения в желто-зеленом (А. =нм) и зеленом (к = нм) участках спектра, совпадающих со спектром оксигемоглобина (А =инм).

Для отличия производят качественную реакцию: в пробирку добавляют вещество, быстро реагирующее с кислородом и превращающее оксигемоглобин крови в восстановленный гемоглобин (1 - 2 капли сернистого аммония NH4S или 4-5 мг дитионита натрия Na2S204). Пробирку встряхивают и снова помещают перед спектроскопом.

При отсутствии карбоксигемоглобина видна лишь одна широкая полоса поглощения, соответствующая восстановленному гемоглобину и располагающаяся в желто-зеленой части спектра (А =нм). В присутствии карбоксигемоглобина изменений в спектре не происходит, и при повторной спектроскопии продолжают определяться две полосы поглощения - в желто-зеленом и зеленом участках спектра. Чувствительность спектроскопической пробы соответствует 15 - 20 % карбоксигемоглобина по отношению к цельной крови. Более точные результаты получают при газометрическом и особенно спектроскопическом методах.

2. Спектроскопический метод определения карбоксигемоглобина основан на способности карбоксигемоглобина и восстановленного гемоглобина в разной степени поглощать световые лучи при длине волны 534-563 нм. Вычисляют разность между светопоглощением карбоксигемоглобина и светопоглощением восстановленного гемоглобина, который получают путем добавления дитионита натрия.

Из пальца берут на анализ 0,1 мл крови. Кровь насасывают микропипеткой, предварительно сполоснутой раствором цитрата натрия; помещают в мерную пробирку емкостью 10 мл и доводят объем до метки 0,005 н. раствором едкого натра. К 5 мл прозрачного раствора добавляют восстановитель - 8 мг дитионита натрия - и производят спектрометрическое измерение оптической плотности раствора при волнах 534 и 536 нм. Содержание в крови СОНb вычисляют по формуле:

где E1 - оптическая плотность при длине волны 534 нм; Е2 - то же при длине волны 536 нм.

Единого мнения о физиологически допустимых нормах содержания карбоксигемоглобина в крови нет. Так, у городских жителей содержание в крови карбоксигемоглобина может достигать 4 - 7%.

Следует отметить, что у больных с хронической интоксикацией окисью углерода уровень карбоксигемоглобина в крови обычно соответствует нормальным величинам. Определение у них карбоксигемоглобина может иметь место при нарушении функции легких и сердца с отклонениями в обмене угольной кислоты, а также при зритремии, диабете, силикозе и сердечных заболеваниях.

3. В случаях, если под рукой нет спектроскопа, может быть использован ориентировочный, технически простой метод определения карбоксигемоглобина с помощью сульфата меди. На кусок белой бумаги (стекло, поверхность фаянса, фарфора) наносят каплю крови пострадавшего с подозрением на отравление окисью углерода. Рядом наносят каплю крови здорового человека. В каждую каплю крови вносят по капле 2 % раствора сульфата меди и перемешивают деревянной палочкой (спички). По истечении 30 с - 1 мин в крови, содержащей карбоксигемоглобин, образуется мазеобразная масса серовато-коричневого или шоколадного цвета. Спустя некоторое время она становится красно-коричневого цвета. При очень высоком содержании в крови СОНЬ (близко к 100%) мазеобразная масса имеет малиново-красный цвет, который при стоянии темнеет, приобретая коричневый тон. Отравление окисью углерода протекает с повышением содержания гемоглобина и эритроцитов в периферической крови.

Определение метгемоглобина. При интоксикации анилином, нитро- и динитробензолом, бертолетовой солью и другими соединениями, способными окислять железо гемоглобина, происходит образование метгемоглобина с переходом железа из двухвалентного в трехвалентное его соединение.

Существует мнение, что в крови здорового человека и животных всегда имеется определенное (физиологически допустимое) количество метгемоглобина. В организме теплокровных животных постоянно происходят процессы образования и редукции метгемоглобина до окиси гемоглобина. В обычных условиях эти процессы хорошо уравновешены. Уровень метгемоглобина у здорового человека не превышает 1 % по отношению ко всему гемоглобину крови:

1. Качественная реакция на метге-моглобин осуществляется при помощи спектрального анализа. Метгемоглобин дает характерный спектр с широкой полосой поглощения в красной части спектра (к = 630 нм) и две полосы в оранжевой и желтой частях спектра.

2. Большое значение для оценки тяжести интоксикации имеет количественное определение метгемоглобина. Его производят на спектрофотометре. При этом метгемоглобин после предварительного его определения по полосе поглощения света на длине волны 633 нм переводят в цианметгемоглобин, совсем не дающий полосы поглощения в этом месте спектра. Метод основан на фотометрировании метгемоглобина и цианметгемоглобина в красной части спектра при длине волны 630 нм, в которой они имеют разные спектры поглощения. Изменение интенсивности поглощения света после добавления цианистого калия (для превращения MtHb в цианметгемоглобин) прямо пропорционально концентрации MtHb.

Для исследования берут две пробы крови. Гемоглобин одной пробы переводят в метгемоглобин добавлением капли насыщенного раствора KjFe (CN)6. В другой пробе гемоглобин окисляют за счет растворенного в среде кислорода. Далее определяют степень поглощения света с длиной волны 619 нм в обеих пробах с последующим вычислением разности светопоглоще-ния между метгемоглобином и оксигемоглобином. При наличии известных общих величин разности для нормальной крови уменьшение ее расценивают как убыль части гемоглобина вследствие перехода его в метгемоглобин.

3. Количественное определение метгемоглобина может быть проведено и с помощью ручного спектроскопа. Кровь, разведенную в 5 раз дистиллированной водой (0,2 мл крови и 0,8 мл воды), помещают в цилиндр и просматривают через ручной спектроскоп. При наличии полосы поглощения в красном участке спектра раствор разводят водой до тех пор, пока полоса станет чуть видимой. Отмечают общий объем кровяной соли K3Fe(CN)6, что обусловливает перевод оставшегося оксигемоглобина в метгемоглобин. Вновь появляется полоса поглощения в красной части спектра. Раствор опять, как и в первый раз, разводят водой и получают величину общего объема повторно (Vi). Расчет ведут по формуле:

где V - первый объем в миллилитрах; Vx - второй объем в миллилитрах.

Одним из перспективных методов лабораторной диагностики является газожидкостная хроматография. Она отличается от других прежде всего высокой специфичностью и чувствительностью, а также быстротой проведения анализа (5-15 мин), малым количеством исследуемого материала, сравнительной простотой выполнения исследований и достаточной их объективностью. С помощью этого метода возможно количественное и качественное определение таких токсических веществ, как дихлорэтан, четыреххлористый углерод, хлороформ, ацетон, этиловый и метиловый спирты, фосфорорганические пестициды.

Неотложная помощь при профессиональных интоксикациях, Артамонова В.Г., 1981 г.

Главное меню

ОПРОС

Nota bene!

Материалы сайта представлены для получения знаний об экстренной медицине, хирургии, травматологии и неотложной помощи.

При заболеваниях обращайтесь в медицинские учреждения и консультируйтесь с врачами

Спектрофотометрическое определение карбоксигемоглобина

По своей сущности этот метод можно отнести к дифференциальной фотометрии.

В крови людей и животных гемоглобин содержится в виде дезоксигемоглобина (Нb) и оксигемоглобина (Нb02) - продукта взаимодействия гемоглобина с кислородом. В крови может содержаться также небольшое количество метгемоглобина (MtHb).

При поступлении в организм оксида углерода(II) происходит образование карбоксигемоглобина за счет оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Метгемоглобин с оксидом углерода(II) не связывается. Все указанные соединения имеют характерные спектры поглощения в областинм.

Метод определения карбоксигемоглобина основан на том, что при взаимодействии с восстановителями (дитионатом натрия, сульфидом аммония) все соединения гемоглобина (MtHb, Нb02) за исключением карбоксигемоглобина (СОНb) восстанавливаются до дезоксигемоглобина.

Спектр поглощения дезоксигемоглобина имеет одну полосу поглощения с максимумом при 557 нм. Карбоксигемоглобин не восстанавливается, и его спектр поглощения сохраняется. Это видно из представленных спектров поглощения проб крови (см. рис. 3).

Методика определения карбоксигемоглобина (ВОЗ, Женева, 1998) заключается в следующем. Для анализа исследуемую кровь делят на 3 части. Одну часть (А) оставляют без изменения, вторую часть (В) насыщают оксидом углерода до 100% содержания СОНb и используют в качестве стандарта, третью часть (С) насыщают кислородом до полного вытеснения СО, т.е. получают 100% оксигемоглобина.

Рис. 3. Спектры поглощения проб крови: А - исследуемая кровь, содержащая дезокси- и карбоксигемоглобин; В - проба крови, содержащая 100% НbСО; С - проба крови, содержащая дезоксигемоглобин.

К каждой из трех проб добавляют восстановитель дитионат натрия - Na2S2O4*2Н20. Регистрируют спектры поглощения всех трех растворов в областинм и измеряют значение оптической плотности А при 540 и 579 нм (изобестическая точка).

Этот метод эффективен при исследовании крови, содержащей более 10% карбоксигемоглобина. Физиологическая норма содержания карбоксигемоглобина в крови составляет от 1,5 до 3,1%, для курильщиков - <10%. Смертельная концентрация карбоксигемоглобина в крови составляет в среднем -60% и может колебаться в зависимости от внешних условий и особенностей организма от 40 до 80%.

Определение оксида углерода(II) в воздухе

1-й способ. Для обнаружения оксида углерода(II) в воздухе используют его способность поглощаться кровью животного. С этой целью 20 л воздуха прокачивают при помощи аспиратора сначала через ряд склянок Тищенко с суспензией гидроксида железа(II) с целью связывания кислорода, а затем через 5 мл разведенной крови животного. Полученную кровь анализируют спектрофотометрическим методом.

2-й способ. Метод основан на окислении оксида углерода(II) оксидом йода(V) до оксида углерода(IV). Исследуемый объем воздуха (20 л) прокачивают через раствор, содержащий оксид йода(V).

Образовавшийся оксид углерода(IV) пропускают через раствор гидроксида бария.

Избыток гидроксида бария оттитровывают (микротитрование) хлороводородной кислотой.

Помощь при отравлении оксидом углерода (II)

Первые симптомы отравления могут развиваться черезч пребывания в атмосфере, содержащей 0,22-0,23 мг СО на 1 л воздуха; тяжелое отравление с потерей сознания и смертельным исходом может развиваться черезмин при концентрации СО 3,4- 5,7 мг/л и через 1-3 мин при концентрации яда 14 мг/л.

Первыми симптомами отравления являются головная боль, тяжесть в голове, шум в ушах, тошнота, головокружение и сердцебиение.

При дальнейшем пребывании в помещении, воздух которого насыщен оксидом углерода, у пострадавшего начинается рвота, нарастает общая слабость, появляются выраженная сонливость и одышка. Кожные покровы бледнеют. Если человек продолжает вдыхать угарный газ, его дыхание становится поверхностным, возникают судороги. Смерть наступает от остановки дыхания вследствие паралича дыхательного центра.

Первая помощь при отравлении угарным газом

Прежде всего необходимо вынести пострадавшего на свежий воздух (в теплое время года на улицу, в холодное - в проветриваемую комнату, на лестничную клетку). Человека укладывают на спину и снимают тесную стягивающую одежду;

Все тело пострадавшего растирается энергичными движениями;

На голову и грудь кладется холодный компресс;

Если человек без сознания, нужно поднести к его носу ватку, смоченную нашатырным спиртом;

При отсутствии дыхания необходимо начать искусственную вентиляцию легких и немедленно вызвать «Скорую помощь».

Для предупреждения отравления рекомендуется соблюдать меры предосторожности на производстве, устанавливать в гаражах отлаженную систему вентиляции, а в домах с печью закрывать заслонку только после того, как в золе не останется синих огоньков.

Лечение отравлений угарным газом

При отравлении СО необходимы скорейшее удаление яда из организма и специфическая терапия. Пострадавшего выносят на свежий воздух, а по прибытии медицинских работников проводят ингаляции увлажненного кислорода (в условиях скорой помощи при помощи аппаратов КИ-З-М, АН-8).

В первые часы для ингаляции используют чистый кислород, затем переходят на ингаляцию смеси воздуха и% кислорода. В специализированных стационарах применяют ингаляцию кислорода под давлением 1-2 атм в барокамере (гипербарическая оксигенация).

При расстройствах дыхания перед ингаляцией кислорода необходимо восстановить проходимость дыхательных путей (туалет полости рта, введение воздуховода), провести искусственное дыхание вплоть до интубации трахеи и искусственной вентиляции легких.

При нарушениях гемодинамики (гипотония, коллапс), чаще всего возникающих вследствие поражения центральной нервной системы, помимо внутривенного введения (струйно) аналептиков (2 мл кордиамина, 2 мл 5% раствора эфедрина), следует вводить внутривенно капельно реополиглюкин (400 мл) в сочетании с преднизолоном (мг) или гидрокортизоном (мг).

Большое внимание при отравлении СО необходимо уделять профилактике и лечению отека мозга, так как тяжесть состояния больных, особенно при длительном расстройстве сознания, определяется отеком мозга, развившимся вследствие гипоксии.

На догоспитальном этапе больным внутривенно вводятмл 40% раствора глюкозы с 5 мл 5% раствора аскорбиновой кислоты, 10 мл 2,4% раствора эуфиллина, 40 мг лазикса (фуросемид), внутримышечномл 25 % раствора сернокислой магнезии.

Очень важно устранить ацидоз, для чего, помимо мероприятий по восстановлению и поддержанию адекватного дыхания, необходимо вводить внутривенно капельно 4% раствор бикарбоната натрия (не менее 600 мл).

В условиях стационара при выраженной симптоматике отека мозга (ригидность затылочных мышц, судороги, гипертермия) специалист-невропатолог проводит повторные люмбальные пункции, необходима краниоцеребральная гипотермия, при отсутствии специального аппарата - лед на голову. С целью улучшения обменных процессов в центральной нервной системе больным, особенно с тяжелым отравлением, назначают витамины, особенно аскорбиновую кислоту (помл 5% раствора внутривенно 2-3 раза в сутки), витамины В1, (по 3-5 мл 6% раствора внутривенно), В6 (по 3-5 мл 5% раствора 2-3 раза в сутки внутривенно). Для профилактики и лечения пневмонии следует вводить антибиотики, сульфаниламиды. Тяжелые больные с отравлением СО нуждаются в тщательном уходе; необходимы туалет кожи тела, особенно спины и крестца, перемена положения тела (повороты на бок), тяжелая перкуссия грудной клетки (поколачивания боковой поверхностью ладони), вибромассаж, ультрафиолетовые облучения грудной клетки эритемными дозами (по сегментам).

В ряде случаев отравление СО может сочетаться с другими тяжелыми состояниями, значительно осложняющими течение интоксикации и часто оказывающими решающее влияние на исход заболевания. Чаще всего это ожог дыхательных путей, возникающий при вдыхании горячего воздуха, дыма во время пожара.

Как правило, в этих случаях тяжесть состояния больных обусловлена не столько отравлением угарным газом (которое может быть легким или средней тяжести), сколько ожогом дыхательных путей. Последний опасен тем, что в остром периоде может развиться острая дыхательная недостаточность вследствие длительного, некупирующегося ларингобронхоспазма, а в последующие сутки развивается тяжелая пневмония.

Больного беспокоят сухой кашель, першение в горле, удушье. Объективно отмечаются одышка (как при приступе бронхиальной астмы), сухие хрипы в легких, цианоз губ, лица, беспокойство. При возникновении токсического отека легких, пневмонии состояние больных еще более ухудшается, усиливается одышка, дыхание частое, дов минуту, в легких обилие сухих и влажных разнокалиберных хрипов. Летальность в этой группе больных высокая.

Лечение в основном симптоматическое: внутривенное введение бронхолитиков (10 мл 2,4% раствора эуфиллина с 10 мл физиологического раствора, 1 мл 5% раствора эфедрина, помг преднизолона 3-4 раза или 250 мг гидрокортизона 1 раз в сутки, по 1 мл 5 % раствора аскорбиновой кислоты 3 раза в сутки).

Большое значение имеет местная терапия в виде масляных ингаляций (оливковое, абрикосовое масло), ингаляций антибиотиков (пенициллина 500 тыс. ЕД в 10 мл физиологического раствора), витаминов (1- 2 мл 5 % раствора аскорбиновой кислоты с 10 мл физиологического раствора); при выраженном ларингобронхоспазме -10 мл 2,4% раствора эуфиллина, 1 мл 5 % раствора эфедрина, 125 мг гидрокортизона в 10 мл физиологического раствора. При сильном кашле применяют кодеин с содой (по 1 таблетке 3 раза в день).

Вторым тяжелым осложнением интоксикации СО является травма положением (синдром сдавления), развивающаяся в тех случаях, когда пострадавший лежит без сознания (или сидит) в одной позе длительное время, касаясь участками тела (чаще всего конечностями) жесткой поверхности (угол кровати, пол) либо придавив конечность тяжестью собственного туловища. В участках, подвергающихся сдавлению, создаются неблагоприятные условия для крово- и лимфообращения. При этом резко нарушается питание мышечной и нервной ткани, кожи, что ведет к их гибели. У пострадавшего появляются очаги покраснения кожи, иногда с образованием пузырей, наполненных жидкостью (по типу ожоговых), уплотнения мягких тканей, которые в дальнейшем усиливаются за счет развивающегося отека. Пораженные участки становятся резко болезненными, увеличенными в объеме, плотными (вплоть, до каменной плотности). В результате распада мышечной ткани в кровь поступает миоглобин (белок, входящий в состав мышечной ткани), если зона травмы обширна, большое количество миоглобина поражает почки: развивается миоглобинурийный нефроз.

Таким образом, у больного формируется так называемый миоренальный синдром, характеризующийся сочетанием травмы положением с почечной недостаточностью.

Лечение больных с миоренальным синдромом длительное и проводится в специализированных стационарах, так как требует применения различных специальных методов (гемодиализ, лимфодренаж и др.). При наличии сильных болей можно ввести обезболивающие препараты - 1 мл 2 % раствора промедола и 2 мл 50% раствора анальгина подкожно или внутривенно.

Карбоксигемоглобин норма в крови

К.В. ФАТКУЛЛИН 1 , А.Ж. ГИЛЬМАНОВ 1 , Д.В. КОСТЮКОВ 2

1 Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа, ул. Ленина, д. 3

2 НПП «Техномедика», г. Москва, п/я 1

Фаткуллин Ким Вилевич - аспирант кафедры лабораторной диагностики ИПО, тел. , e-mail: 1

Гильманов Александр Жанович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой лабораторной диагностики ИПО, тел. , e-mail: 1

Костюков Дмитрий Владимирович - инженер, ведущий специалист, тел. , e-mail: 2

В статье описаны механизмы образования карбокси- и метгемоглобина в организме в норме, основные причины повышения их концентрации в крови при патологических состояниях (отравлениях), патогенез, особенности клинической картины и диагностики развивающейся интоксикации. Приведена сравнительная характеристика традиционных и современных лабораторных методов определения концентрации указанных дериватов гемоглобина в крови: показаны их принципы, особенности, преимущества и недостатки.

Ключевые слова: карбоксигемоглобин, метгемоглобин, интоксикация, лабораторные методы.

1 Bashkir State Medical University, 3 Lenina St., Ufa, Russian Federation

2 Research and Production Enterprise TEKHNOMEDICA, P.O. Box 1, Moscow, Russian Federation

Clinical importance and modern methodological aspects of determining the level of carboxy-and methaemoglobin in blood

Phatkullin K.V. - postgraduate student of the Department of laboratory diagnostics of Institute of Postgraduate Education, tel. , e-mail: 1

Gilmanov A.Zh. - D. Med. Sc., Professor, Head of the Department of laboratory diagnostics of Institute of Postgraduate Education, tel. , e-mail: 1

Kostyukov D.V. - engineer, top specialist, tel. , e-mail: 2

The article describes mechanisms of formation of carboxy-and methaemoglobin in the body, main reasons of the increased concentration in blood under pathological conditions (intoxication), pathogenesis, peculiarities of clinical presentation and diagnosis of a developing intoxication. Comparative characteristics of traditional and modern laboratory methods for determining the concentration of said derivatives of hemoglobin in the blood is given: principles, features, advantages and disadvantages are described.

Key words: carboxyhaemoglobin, methemoglobin, intoxication, laboratory methods.

Дыхание - один из основных физиологических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма человека. Важнейшей составной частью дыхания в организме служит транспорт кислорода в крови, поэтому мониторинг параметров, определяющих этот процесс, является необходимой клинической процедурой, методологические аспекты которой активно совершенствуются до сих пор.

Транспорт кислорода в крови осуществляется главным ее белком - гемоглобином; определение его концентрации в крови давно стало неотъемлемой частью общеклинического обследования в лечебных учреждениях. Референсным методом определения концентрации гемоглобина является гемиглобинцианидный (по Драбкину), основанный на переводе всех форм гемоглобина в цианметгемоглобин (HiCN). Но из-за использования опасных соединений (цианид калия, ацетонциангидрин) в последние годы он все больше замещается гемихромным методом, обладающим всеми достоинствами гемоглобинцианидного (коэффициент корреляции 0,99) и не требующим применения вредных веществ . Таким образом, определение концентрации общего гемоглобина в крови - это рутинное исследование, не представляющее затруднений.

Понятие «общий гемоглобин» объединяет все его дериваты. Существуют десятки производных гемоглобина, классифицируемых по лиганду, связанному с атомом железа гема; часть из них приведена в таблице. В наибольшем количестве (>1%) в крови человека обнаруживаются четыре основных производных: оксигемоглобин (O 2 Hb), восстановленный гемоглобин, илидезоксигемоглобин (Hb), карбоксигемоглобин (COНb) и метгемоглобин, или гемиглобин (Hi) .

Карбоксигемоглобин образуется при связывании угарного газа (СО) с атомом Fe 2+ в составе гемоглобина. Он неспособен присоединять кислород и участвовать в его транспорте, поскольку соответствующая валентность железа оказывается занятой.

Угарный газ может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. В организме он образуется при распаде гемоглобина в клетках РЭС за счет окисления метинильной группы, находящейся между пиррольными кольцами гема. В ходе катаболизма гема эритроцитов (включая разрушение части клеток во время эритропоэза в костном мозге) образуется около 79% эндогенного угарного газа; остальная его часть (до 21%) формируется в результате расщепления миоглобина, цитохромов, металлосодержащих ферментов (каталаза, пероксидаза, триптофанпирролаза, гуанилатциклаза, NO-синтаза и др.), перекисного окисления липидов, а также действия ксенобиотиков и некоторых бактерий . Эндогенная продукция СО возрастает при гемолизе . Основными экзогенными источниками угарного газа являются выхлопные газы машин, печи и камины, а также краски и растворители, содержащие метиленхлорид (его пары абсорбируются легкими, попадают в кровоток и при окислении в печени могут образовать СО), а также курение табака.

Физиологический уровень эндогенного карбоксигемоглобина в крови составляет, по данным разных авторов, от 1 до 3,4%. У жителей городов с сильно загрязненным воздушным бассейном показатель COHb в крови намного выше - в среднем 8,8%, у жителей Москвы - до 12% .

После прекращения воздействия (вдыхания CO) до 70% угарного газа выделяется из организма в течение первого часа, до 96% - за 4-8 часов. Выведение монооксида углерода осуществляется в основном через дыхательные пути, незначительная часть выходит через кожу и ЖКТ, а также с мочой в виде комплексного соединения с железом.

Токсическое действие монооксида углерода на организм обусловлено суммарным эффектом гипоксической гипоксии (в результате понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе); гемической гипоксии (в результате образования COНb); циркуляторной гипоксии (вследствие гемодинамических нарушений) и тканевой гипоксии (из-за инактивации ферментов тканевого дыхания).

Скорость образования COНb прямо пропорциональна концентрации монооксида углерода в воздухе. Сродство гемоглобина к СО враз больше, чем к О 2 , хотя присоединение СО к Hb происходит в 10 раз медленнее. При связывании угарного газа с одним из четырех атомов железа гемоглобина увеличивается сродство к кислороду остальных трех участков его связывания, в результате чего кислород труднее отдается тканям.

Скорость диссоциации COHb зависит исключительно от парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (эффект «вытеснения»). Период полураспада (Т 1/2) карбоксигемоглобина при нормальном дыхании составляет около 5,3 часа, при вдыхании 100% кислорода под давлением 1 атм. он сокращается до 1,3 часа, при 3 атм. - до 0,4 часа, а при дополнительном введении CO 2 - до 12 минут за счет дополнительной стимуляции дыхательного центра .

Нарушения, обусловленные взаимодействием монооксида углерода с железосодержащими веществами в тканях (цитохромоксидазой, цитохромом Р-450, цитохромом С, каталазой, пероксидазой, миоглобином и др.) и образованием медленно диссоциирующих соединений (Т 1/2 от 48 до 72 часов), приводят к тканевой гипоксии. Сродство миоглобина (Mb) к угарному газу в 40 раз выше, чем к кислороду, сердечного Mb - втрое выше по сравнению со скелетным. Поэтому «отсроченные» симптомы отравления угарным газом могут быть обусловлены его постепенным высвобождением из карбоксимиоглобина (COMb) и последующим образованием COНb .

Особенно чувствительны к гипоксии при воздействии угарного газа ткани с интенсивным энергообменом - нервная и миокардиальная, а также эмбриональные ткани. Образование COMb отрицательно влияет на функциональное состояние миокарда и скелетной мускулатуры; так, для острых отравлений угарным газом были характерны очень высокие концентрации КФК-MB в крови пациентов .

В последние годы немалая роль в механизме токсического действия угарного газа отводится обусловленному гипоксией развитию оксидативного стресса с образованием свободнорадикальных форм кислорода. В условиях гипоксии ускоряется распад гликогена, нарушается утилизация глюкозы и возрастает уровень лактата, страдают другие виды метаболизма. Наиболее тяжело переносят отравление угарным газом лица с анемиями, гематологическими расстройствами и хроническими сердечно-легочными заболеваниями, особенно в пожилом возрасте.

Угарный газ легко диффундирует через плаценту и может связываться с фетальным гемоглобином плода, причем уровень образующегося карбоксигемоглобина может быть на 10-15% выше, чем у матери. Эта разница обусловлена более медленной скоростью диссоциации COHb у плода - в 5 раз медленнее, чем в организме матери . Острое отравление, относительно благополучно протекающее у матери, может привести к внутриутробной гибели плода вследствие аноксической энцефалопатии, в том числе «отсроченной». В начальные сроки беременности гипоксия плода может вести к выкидышу или порокам развития; в поздние сроки возможны преждевременные роды или рождение живого ребенка с выраженной энцефалопатией. Эти изменения зафиксированы при уровне COНb у плода свыше 15% .

Клинические проявления острого отравления у человека - от головокружения, головной боли, тошноты и рвоты при отравлении легкой степени до судорог, потери сознания, комы и смерти в тяжелых случаях - зависят от концентрации угарного газа во вдыхаемом воздухе и от времени воздействия. При тяжелой физической работе легочная вентиляция резко увеличивается (до 30 л/мин по сравнению с 6-9 л/мин в покое), соответственно, возрастает и поглощение СО. Легким считается отравление, при котором содержание карбоксигемоглобина в крови не превышает 20%; среднетяжелым - до 50%; тяжелым - до 60-70%. При содержании карбоксигемоглобина больше 70% наступает быстрая смерть.

Клиника хронического отравления СО развивается при длительном действии малых (меньше 0,1 мг/л) концентраций СО, не снижающих содержания HbО 2 в крови. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдаются более тяжелые нарушения, чем при остром отравлении, причем они могут выявляться спустя 1-1,5 года после прекращения контакта с СО. Гипоксия, ассоциированная с хронической интоксикацией СО, может сопровождаться развитием психоневрологических расстройств и нарушениями функции других систем организма .

Одной из наиболее распространенных причин хронической интоксикации угарным газом является курение. У курящих отмечается увеличение уровня HbCO в крови до 15-22% . У «пассивных» курильщиков, находящихся под воздействием табачного дыма, уровень HbCO в крови может быть увеличенным до 2-3% .

Метгемоглобин, или гемиглобин (Hi), является продуктом окисления Fe 2+ в составе гема до Fe 3+ , при этом железо теряет способность связывать и транспортировать кислород. В организме человека постоянно появляются возможности для эндогенного окисления железа гема c образованием Hi; основной причиной окисления является сам кислород.

Накопления метгемоглобина в организме обычно не происходит, поскольку способность эритроцитов восстанавливать окисленный гем во много раз превышает скорость его спонтанного окисления. Восстановление Hi в Hb осуществляется с помощью специальных систем, главным компонентом которых является цитохром b5-редуктаза (НАД×Н-метгемоглобинредуктаза) - на ее долю приходится около 70% восстановленного гемоглобина, а также аскорбиновая кислота (12-16%) и глутатион (9-12%). Еще один путь восстановления Hi связан с ферментом НАДФ×Н-метгемоглобинредуктазой, которая активируется экзогенными акцепторами электронов, например, рибофлавином и метиленовым синим. На долю НАДФ×Н-метгемоглобинредуктазы приходится 5-6% восстановленного гемоглобина .

При абсолютной или относительной недостаточности восстанавливающих систем в эритроцитах развиваются метгемоглобинемии - обусловленные различными факторами заболевания, при которых содержание Hi в крови превышает физиологическую норму (1-2% от общего количества Hb). Выделяют первичные (наследственные) метгемоглобинемии, связанные с недостатком ферментов восстановления Hi либо с присутствием аномальных гемоглобинов, а также вторичные (приобретенные, токсические) метгемоглобинемии экзогенного и эндогенного происхождения. Увеличение уровня Hi в крови при этих состояниях приводит к нарушению оксигенации крови и тканей с развитием гипоксии и, как правило, цианоза.

Степень выраженности клинических проявлений зависит от количества Hi, скорости развития метгемоглобинемии и компенсаторных возможностей организма. Повышение Hi до 10% чаще всего не дает клинически выраженных проявлений. При уровне Hi в пределах 10-20% появляется цианоз слизистых и кожных покровов, возникают общая слабость, недомогание, ослабление памяти, раздражительность, головные боли. При содержании Hi 30-50% к вышеперечисленным симптомам присоединяются боли в сердце различного характера, одышка, головокружение, резко выраженный цианоз. Возможно появление неврологической симптоматики, связанной с нарушением процессов десатурации и элонгации ненасыщенных жирных кислот в нейронах.

При врожденных метгемоглобинемиях венозная кровь у пациентов имеет шоколадно-коричневый оттенок и не алеет при соприкосновении с воздухом; общий и биохимический анализы крови - без больших отклонений от нормы. Цианоз кожи и видимых слизистых оболочек проявляется от рождения; окраска кожных покровов варьирует от сероземлистой до темно-фиолетовой. Однако в легких случаях продолжительность жизни пациентов не страдает; в основном пациенты, скорее, «синие», чем «больные» . В тяжелых случаях заболевание проявляется разлитым цианозом, задержкой психомоторного развития, микроцефалией и приводит к смерти больных в первые годы жизни.

К токсическим метгемоглобинемиям эндогенного происхождения относится так называемый энтерогенный цианоз - редкая патология, связанная с поражением кишечника и высасыванием избыточно образующихся в нем веществ - метгемоглобинобразователей. Встречается он преимущественно у детей и имеет многофакторное происхождение: возможно, играет роль излишняя колонизация кишечника бактериями, вырабатывающими нитраты и другие вещества-окислители, а также ускоренное аутоокисление гемоглобина в условиях ацидоза и гиперхлоремии .

Токсические метгемоглобинемии экзогенного происхождения развиваются при воздействии химических и некоторых лекарственных средств. Основными метгемоглобинобразователями являются нитросоединения (нитриты и нитраты, в том числе нитроглицерин, нитрофенолы, нитроанилин и др.); аминосоединения (анилин и его производные в составе красителей, чернил, красок, аминофенолы, p-аминобензойная кислота и др.); окислители (хлораты, перманганаты, галогениды, хиноны и др.); некоторые красители (метиленовая синь); лекарственные вещества (основной субнитрат висмута, фурадонин, новокаин, сульфаниламиды, ПАСК, аспирин, фенотиазин и др.) . Попав в организм, эти соединения непосредственно окисляют Fe 2+ в составе гемоглобина либо метаболизируются с образованием продуктов, которые обладают этим свойством.

В основе токсического влияния метгемоглобинобразователей лежат резкое снижение кислородной емкости крови (артериальная гипоксемия), уменьшение артериовенозной разницы по кислороду вследствие ухудшения диссоциации оксигемоглобина, гипокапния и респираторный алкалоз.

Проявления метгемоглобинемии зависят от содержания Hi в крови: при уровне до 15% клинические признаки отсутствуют; уровень Hi до 15-20% ведет к цианозу, возбуждению, головной боли; до 45% - возникают беспокойство, тахикардия, одышка, слабость, состояние оглушенности; до 55-70% - угнетение сознания, ступор, судороги, кома, брадикардия, аритмии; свыше 70% - сердечная недостаточность и смерть. Выраженность симптомов определяется дозой и скоростью поступления токсиканта в эритроциты, скоростью элиминации, окислительно-восстановительным потенциалом клеток. В тяжелых случаях отравления, при концентрации Hi до 60-70%, развивается резко выраженная серо-синяя (вплоть до сине-черной) окраска губ, носа, ушных раковин, ногтей и видимых слизистых оболочек. Кровь имеет характерный шоколадный оттенок; характерным является образованиев эритроцитах телец Гейнца - продуктов денатурациигемоглобина.

При токсической метгемоглобинемии оксигенотерапия не приводит к устранению цианоза. Более того, назначение кислорода может сопровождаться повышением уровня метгемоглобина в крови.

Степень окисления атома железа в геме

Восстановленный гемоглобин, дезоксигемоглобин

Определение уровня карбоксигемоглобина и метгемоглобина в крови

Качественное определение производных гемоглобина производится, как правило, спектроскопическими либо колориметрическими методами в ходе судебно-медицинской экспертизы при установлении предварительной причины смерти. О присутствии Hi и HbCO в крови судят по наличию в световом спектре полос поглощения, свойственных данным производным, а также по изменениям этих полос при воздействии некоторых химических веществ (например, все производные гемоглобина могут восстанавливаться дитионитом, кроме COHb). Чувствительность метода достигает 5-10%.

Химические методы обнаружения COHb основаны на сравнении окраски нормальной крови и крови, содержащей карбоксигемоглобин, после прибавления специфических реактивов (NaOH, танин, формальдегид, FeSO 4 и др.). Кровь, содержащая COHb, от прибавления перечисленных реактивов свою окраску не изменяет или изменяет незначительно, а нормальная кровь, не содержащая COHb, под влиянием этих реактивов значительно изменяет свою окраску. Химические методы непригодны для обнаружения малых количеств COHb в крови; относительно большую чувствительность имеют проба Хоппе-Зейлера и формалиновая проба.

Количественные оптические методы определения содержания производных гемоглобина с использованием спектрофотометров и фотоэлектроколориметров основаны на законе аддитивности: оптическая плотность смеси при определенной длине волны равна сумме оптических плотностей каждого из веществ, присутствующих в ней. В основе методов лежит измерение оптической плотности гемолизата при одной или нескольких длинах волн в диапазоненм (обычно 1-2 точки для Hi, 2 точки для COHb), которые выбираются, исходя из спектральных свойств конкретных производных (см. рис.). Полученные при измерениях данные подставляются в соответствующие формулы либо сопоставляются с калибровочными графиками (номограммами) и значениями в таблицах. В силу конструктивных особенностей ФЭКов (дискретные фильтры, ограниченный диапазон длин волн) измерения с их использованием менее точны по сравнению со спектрофотометрическими.

На точность фотометрического анализа сильно влияет степень прозрачности раствора. Недостаточно прозрачный гемолизат, содержащий стромы эритроцитов, дополнительно к поглощению еще и рассеивает свет, что завышает полученные данные. Для освобождения от стром гемолиз проводят в разведенной щелочи (аммиак), либо в дистиллированной воде с последующим добавлением буфера, и затем смесь центрифугируют. Однако, при использовании даже слабого раствора аммиака часть Hi превращается в щелочной гематин, что ведет к искажениям при определении количества Hb и Hi в крови. При центрифугировании гемолизата возможно уменьшение содержания HbCO вследствие его диссоциации при высоком парциальном давлении кислорода .

При несомненных удобствах оптических методов (простота, скорость, доступность оборудования) им присущ и ряд серьезных недостатков, ведущих к снижению точности (прежде всего при определении COHb): в ходе работы требуется разведение образца крови, что может привести к диссоциации части COHb под влиянием растворенного кислорода, а использование дитионита для удаления O 2 может обернуться образованием сульфгемоглобина, что также ведет к ошибкам. Кроме того, у отдельных лиц спектры поглощения дериватов гемоглобина могут несколько различаться, что связано с особенностями строения глобиновых цепей и различиями между типами гемоглобинов, присутствующих в крови. По этим причинам методы с использованием фиксированных длин волн недостаточно точны и специфичны при измерении COHb в низких концентрациях.

Более чувствительные методы определения уровня карбоксигемоглобина основаны на измерении количества СО, выделяющегося из комплекса с гемоглобином под действием феррицианида калия или карбоната натрия. Количество выделившегося СО измеряется микрогазометрическим методом (с последовательным поглощением О 2 и СО 2) либо реакцией с замещением тяжелыми металлами (соли палладия), либо путем определения количества теплоты при каталитическом окислении CO в CO 2 , либо титрометрическим методом. Но эти методы также недостаточно точны при определении небольших количеств COHb, и ввиду их технической сложности применяются редко.

Наиболее точными считаются методы, основанные на измерении выделяющегося из COHb угарного газа с использованием ИК-спектрометра или газовой хроматографии . Чувствительность газохроматографических методов определения COHb достигает 0,005% , но их использование в реальной клинике практически невозможно из-за сложности, длительности исследования и дороговизны аппаратуры.

В то же время количественный фотометрический метод определения метгемоглобина (цианидный метод Evelyn-Malloy и его модификации) используется как референсный, в том числе при оценке точности современных спектральных анализаторов. Метод основан на свойстве Hi связываться с цианидами, превращаясь в цианметгемоглобин, причем разница между светопоглощением гемолизата до и после добавления цианида пропорциональна содержанию Hi. Данный метод подходит и для исследования многокомпонентных систем, поскольку в нем исключается влияние других производных гемоглобина, присутствующих в крови.

К группе современных оптических методов относится мультикомпонентный анализ, позволяющий с довольно большой точностью одновременно определять уровни более чем трех производных гемоглобина путем измерения на многих длинах волн. Метод реализован как для спектрофотометров, так и для автоматических приборов - ко-оксиметров. Современные ко-оксиметры, как портативные автономные (AVOXimeter 4000 фирмы ITC, а также отечественные аналоги, находящиеся на стадии клинических испытаний), так и входящие в виде блоков в состав анализаторов неотложных состояний (Radiometer, AVL, Siemens, Nova и др.), позволяют определять дериваты гемоглобина в крови методом абсорбционной спектрофотометрии при 128 длинах волн с шагом до 1,5 нм . Данные фотометрии формируют n-мерную матрицу, на основе которой производится довольно сложный дифференциальный расчет концентрации конкретных веществ с разными спектрами поглощения. Преимущества метода неоспоримы - это быстрота, простота и достаточная точность исследования. Хотя мультикомпонентному анализу и присущи общие недостатки оптических методов, но он обладает определенной адаптивностью, позволяющей получить достоверные данные даже при некотором отличии конкретной спектральной картины от стандартной, например, из-за особенностей строения гемоглобина (за счет «сдвига» матрицы). Тем не менее в этом направлении есть еще обширное поле для исследований с целью совершенствования методики путем повышения дифференцирующей способности используемых алгоритмов и в конечном итоге обеспечения требуемого уровня специфичности и чувствительности.

Таким образом, патологические состояния, обусловленные повышением содержания карбокси- и метгемоглобина в крови, представляют собой серьезную медицинскую проблему, значимость которой в ближайшее время вряд ли снизится. Поэтому разработка новых методов определения дериватов гемоглобина, в том числе основанных на спектральном анализе многокомпонентных смесей с применением специальных математических алгоритмов и современных компьютерных средств, их сравнение с традиционными методами является актуальной задачей как практической медицины, так и прикладных дисциплин, связанных с разработкой современных технических средств медицинского анализа.

1. Пупкова В.И. Определение гемоглобина в крови (информационно-методическое пособие). - Кольцово, 2001. - C. 4-8. Доступно на сайте http://www.technomedica.ru/site_files/docs/books/2-Pup.pdf.

2. Кушаковский М.С. Клинические формы повреждения гемоглобина (этиология, патогенез, спектрофотометрические и биохимические методы исследования, диагностика, лечение). - Л.: Медицина, 1968. - С. 18-21.

3. Omaye S.T. Metabolic modulation of carbon monoxide toxicity // Toxicology. - 2002. - № 180. - P.. Available at http://centerforhealthyhousing.org/Portals/0/Contents/Article0362.pdf.

4. Коржов В.И., Видмаченко А.В., Коржов М.В. Монооксид углерода (обзор литературы) // Журн. АМН України. - 2010. - Т. 16, № 1. - С. 23-37.

Доступно на сайте http://archive.nbuv.gov.ua/portal/chem_biol/jamn/2010_1/Korzhov.pdf.

5. Шулагин Ю.А. Мониторинг эндогенной моноокиси углерода у человека и животных методами лазерного спектрального анализа: автореф. дис. … канд. биол. наук. - М., 2005.

6. Зобнин Ю.В. Отравление монооксидом углерода (угарным газом). - СПб: Б.и, 2011. - 86 с.

7. Соседко Ю.И., Самчук В.В. Судебно-медицинская экспертиза в случаях отравления окисью углерода (практическое пособие). - М., 2008. - 20 с.

8. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия (учебник). - Киев: Выща школа, Головное изд-во, 1989. - С..

9. Мосур Е.Ю. Спектрофотометрический метод определения содержания основных производных гемоглобина: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. - Омск, 2007.

10. Румянцев Е.В., Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни. - М.: Химия, КолосС, 2007. - С..

11. Бортулев С.А., Александров М.В., Васильев С.А., Кузнецов О.А. Характеристика токсической кардиомиопатии при отравлениях оксидом углерода в условиях пожара // IV Съезд токсикологов России, 6-8 ноября 2013 г. (сборник трудов). - М., 2013. - С..

12. Steinberg M.H. et al. Disorders of Hemoglobin: Genetics, Pathophysiology, and Clinical Management, 2nd edition. - Cambridge University Press, 2009. - P. 614.

13. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Токсикология окиси углерода. - М.: Медицина, 1980. - С. 142.

14. Герман С.В. Метгемоглобинемии: особенности патогенеза и клиники // Клиническая медицина. - 1999. - Т. 77, № 4. - С. 9-12.

15. Казанец Е.Г. Метгемоглобинемии // Дет. больница. - 2009. - № 1. - С. 38-42.

16. Zijlstra W.G., Buursma A., van Assendelft O.W. Visible and near infrared absorption spectra of human and animal haemoglobin. - Utrecht: CRC Press, 2000. - Pр. 57-71,.

17. Environmental Health Criteria 13: Carbon Monoxide (second edition) // World Health Organisation (1999), Geneva.

Описание

Вдыхаемые с воздухом вещества могут серьезно вредить человеку. Если в легкие поступает большое количество угарного газа, то он присоединяется к гемоглобину и необратимо блокирует его. Такой белок в отличие от нормального не способен выполнять свою функцию.

Карбоксигемоглобин не переносит кислород от легких к органам и тканям. В результате развивается гипоксия организма. Это проявляется головокружением, тошнотой и рвотой. Если содержание патологического глобулина в крови небольшое, он самостоятельно распадается и не вредит пациенту. Когда нормы вещества превышены в несколько раз, то его можно вывести только медицинским путем.

Отравления угарным газом происходят не только при пожарах и других чрезвычайных ситуациях. Его количество во вдыхаемом воздухе превосходит все возможные нормы у курильщиков с большим стажем. При этом симптомы интоксикации могут быть неправильно интерпретированы врачом и больным, они имеют неспецифический характер, напоминают респираторное заболевание.

В этих условиях очень важным становится анализ на содержание карбоксигемоглобина в теле. Для этого исследуют венозную кровь человека.

Интерпретация результатов

Проверяют процентное соотношение патологической фракции относительно всего гемоглобина у пациента. Расшифровкой занимается врач, поскольку он может оценить симптомы у больного и сопоставить их с полученными данными.

Возможные варианты теста:

· Норма до 2,3% карбоксигемоглобина.

· До 4,2% белка наблюдается в теле у курильщиков. Эти значения требуют отказа от вредной привычки.

· 8% и больше – резко положительный результат. Указывает на вероятное отравление или длительный стаж курения.

С возрастом уровень белка возрастает, поэтому возможны ложноположительные анализы у пожилых людей.

Показания

Подозрение на интоксикацию угарным газом.
Длительное курение большого количества сигарет.

Симптомы гипоксии организма.

Правила подготовки

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПОДГОТОВКИ К АНАЛИЗАМ КРОВИ

Для большинства исследований кровь рекомендуется сдавать утром натощак, это особенно важно, если проводится динамическое наблюдение за определенным показателем. Прием пищи может непосредственно влиять как на концентрацию исследуемых показателей, так и на физические свойства образца (повышенная мутность - липемия - после приема жирной пищи). В случае необходимости можно сдать кровь в течение дня после 2-4-часового голодания. Рекомендуется незадолго до взятия крови выпить 1-2 стакана негазированной воды, это поможет набрать необходимый для исследования объем крови, уменьшит вязкость крови и снизит вероятность образования сгустков в пробирке. Необходимо исключить физическое и эмоциональное перенапряжение, курение за 30 минут до исследования. Кровь для исследования берется из вены.

Карбоксигемоглобин образуется при действии на организм монооксида углерода (СО), так называемого угарного газа, а также при отравлении некоторыми карбонилами металлов, которые, попав в организм, разрушаются с образованием СО. В недалеком прошлом тетракарбонил никеля (Ni(CO) 4) и пентакарбонил железа (Fe(CO) 5) изучались на предмет возможности создания на их основе боевых отравляющих веществ.

Карбонилы металлов.

Соединения металлов с СО называются карбонилами металлов. Их применяют в некоторых областях химической промышленности. Из множества соединений особый интерес представляют пентакарбонил железа и тетракарбонил никеля – вещества, легко разлагающиеся с образованием СО. Оба токсиканта представляют собой бесцветные летучие жидкости (максимальная концентрация в воздухе - более 300 г/м 3), пары которых, примерно в 6 раз тяжелее воздуха (могут образовывать нестойкие зоны заражения). Легко разрушающиеся с образованием СО. Плохо растворяются в воде; хорошо - в липидах.

Действуют как ингаляционно, так и через неповрежденную кожу (в крови разрушаются с образованием СО).

В зонах заражения возможны два варианта поражения - собственно веществами и продуктами их разложения. Собственно вещества обладают свойствами пульмонотоксикантов (см. соответствующее уч.пособие). Тяжелое поражение сопровождается развитием (в течение 10 - 15 часов) токсического отека легких. Токсичным продуктом разложения веществ является оксид углерода, особенности действия которого представлены ниже.

Оксид углерода (СО).

Оксид углерода является продуктом неполного сгорания углерода. Он образуется в качестве примеси везде, где происходит горения углеродсодержащего топлива (топка печей, эксплуатация двигателей внутреннего сгорания и т.д.). Массовые поражение угарным газом возможны в очагах пожаров и при накоплении вещества в плохо вентилируемых пространствах: помещениях, туннелях, шахтах и т.д., где действует источник его образования.

СО – бесцветный газ, не имеющий запаха, с низкой плотностью по воздуху (0,97). Кипит при –191,5 0 С и замерзает при –205,1 0 С. В воде и плазме крови растворяется мало (около 2% по объему), лучше в спирте. Смесь СО с воздухом способна взрываться. Плохо сорбируется активированным углем и другими пористыми материалами. Оксид углерода как соединение с двухвалентным атомом углерода является восстановителем и может вступать в реакции окисления. На воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода. При нормальной температуре превращение СО в СО 2 идет при участии катализаторов, например гопкалита (смеси двуокиси марганца (60%) и окиси меди (40%)). Поскольку газ легче воздуха зоны нестойкого химического заражения на открытом пространстве могут формироваться лишь в очагах обширных пожаров.

Чувствительность людей к оксиду углерода колеблется в довольно широких пределах. Она зависит от многих факторов: от длительности экспозиции, степени физической нагрузки в момент действия яда, от температуры внешней среды и состояния организма. Отравление наступает быстрее и протекает тяжелее при анемиях, авитаминозах, у истощенных людей. Пребывание в атмосфере, содержащей 0,01 объемный % СО (0,2 мг/л) при физической нагрузке допустимо не долее 1 часа. После этого появляются признаки отравления. Отчетливая клиника острого поражения развивается при содержании СО в воздухе более 0,1 объемного %.

Механизм действия

Единственный способ поступления газа в организм - ингаляционный. Оксид углерода, при вдыхании зараженного им воздуха, легко преодолевает легочно-капиллярную мембрану альвеол и проникает в кровь. Скорость насыщения крови оксидом углерода увеличивается при повышении его парциального давления во вдыхаемом воздухе, усилении внешнего дыхания и интенсификации легочного кровообращения (увеличиваются при физических нагрузках). По мере увеличения концентрации яда в крови скорость резорбции замедляется. При достижении равновесия в содержании СО в альвеолярном воздухе и в крови дальнейшее поступление его в организм прекращается.

Выделение оксида углерода из организма при обычных условиях происхо-дит в неизмененном состоянии также через легкие. Период полувыведения составляет 2 - 4 часа.

Оксид углерода, проникший в кровь, вступает во взаимодействие с гемоглобином (Hb) эритроцитов, образуя карбоксигемоглобин (HbCO), не способный к транспорту кислорода. Развивается гемический тип гипоксии. Оксид углерода способен взаимодействовать как с восстановленной (Hb), так и с окисленной (HbO) формой гемоглобина, поскольку в обеих формах железо двухвалентно.Связь двухвалентного железа с СО - обратима. С трехвалентным железом вещество не взаимодействует.

Степень сродства токсиканта к гемоглобину может быть охарактеризована константой равновесия реакции взаимодействия (константа Дугласа). Установлено, что у человека, хотя скорость присоединения COк гемоглобину в 10 раз ниже скорости присоединения кислорода, скорость диссоциации карбоксигемоглобина приблизительно в 3600 раз меньше соответствующей скорости для оксигемоглобина. Поэтому относительное сродство Hbк COпримерно в 300 раз выше, чем к кислороду. Величина константы Дугласа у животных разных видов различна (у лошади – 240, канарейки – 100, кролика – 40). В состоянии равновесия СО, в концентрации 1 объемная часть на 1000 объемных частей воздуха, превращает 50% гемоглобина крови человека в карбоксигемоглобин. Как правило, в реальных условиях, концентрация 0,1% СО во вдыхаемом воздухе обусловливает образование около 10% карбоксигемоглобина в крови.

Количество карбоксигемоглобина, образовавшегося в крови в начале воздействия яда, может быть рассчитано по формуле Лилиенталя (1946):

% НbСО = (рСО tМОД) 0,05 , где

pСО – парциональное давление СО во вдыхаемом воздухе;

t–время экспозиции в минутах;

МОД – минутный объем дыхания в литрах.

Поскольку карбоксигемоглобин не в состоянии переносить кислород от легких к тканям существует тесная корреляция между его уровнем в крови и выраженностью клинической картины отравления. Экспозиция 0,5% СО в течение часа при умеренной физической активности сопровождается образованием 20% карбоксигемоглобина, при этом пострадавший начинает испытывать неприятные ощущения, предъявляет жалобы на головную боль. Интоксикация средней степени тяжести развивается при содержании крабоксигемоглобина 30 - 50%, тяжелая - около 60% и выше. Смертельные исходы при отравлении СО в эксперименте на животных наблюдаются при уровне HbСО в крови - 60-70%. Вместе с тем механическое удаление 70% гемоглобина или ингаляция воздуха с пониженным парциальным давлением О 2 (и снижение тем самым содержания HbО до уровня 30%) к смерти экспериментальных животных не приводят. Это наблюдение косвенно указывает на наличие дополнительных механизмов токсического действия СО .

По существующим представлениям они состоят в следующем.

Во-первых , оксид углерода не только выключает из транспорта О 2 часть гемоглобина, но также нарушает явление гем-гем взаимодействия, затрудняя тем самым процесс диссоциации HbО в крови отравленного и передачу транспортируемого кислорода тканям (Л.А. Тиунов, В.В. Кустов, 1969). Эффект еще более усиливается по мере развития интоксикации и понижения парциального давления СО 2 в крови и тканях (эффект Бора).

Во-вторых , СО взаимодействует не только с гемоглобином, но также с целым рядом различных цитохромов (цитохромом “а”, цитохромом “С”, цитохромом Р-450 и т.д.), угнетая тем самым биоэнергетические процессы в тканях (развивается гистотоксический тип гипоксии ). Поскольку валентность железа тканевых цитохромов переменна, они становятся уязвимыми для действия токсиканта при переходе в состояние Fe +2 . Это состояние наиболее вероятно в условиях снижения парциального давления кислорода в тканях (при гипоксии). Так, установлено, что экспериментальные животные, находящиеся под воздействием газовой смеси 3 атм. кислорода и 1 атм. оксида углерода, не погибают, хотя при этих условиях практически весь Hbпревращается в HbCO. Тем не менее, тканевые цитохромы резистентны к действию СО (железо находится преимущественно в трехвалентной форме), а растворенного в плазме крови кислорода оказывается достаточно, чтобы удовлетворить потребность в нем тканей. При изменении соотношения газовой смеси 3 атм. кислорода и 2 атм. оксида углерода животные погибают, несмотря на то, что количество растворенного в плазме крови кислорода остается таким же, как в первом опыте. Развитие интоксикации в этом случае можно объяснить угнетением системы цитохромов – нарушением тканевого дыхания.

Наконец, СО активно взаимодействует с миоглобином (сродство в 14 - 50 раз выше, чем к кислороду), пероксидазой, медь-содержащими ферментами (тирозиназа) тканей. Миоглобин (мышечный пигмент - аналог гемоглобина, состоящий из одной молекулы глобина, связанной с гемом) в организме выполняет функцию депо кислорода, а также значительно ускоряет диффузию кислорода в мышечной ткани. Взаимодействие оксида углерода с миоглобином приводит к образованию карбоксимиоглобина. Нарушается обеспечение работающих мышц кислородом. Этим отчасти объясняют развитие у отравленных выраженной мышечной слабости.

Клинические проявления интоксикации

Раздражающим действием оксид углерода не обладает. Контакт с веществом проходит незамеченным. Тяжесть клинической картины отравления угарным газом определяется содержанием СО во вдыхаемом воздухе, длительностью воздействия, потребностью организма в кислороде, интенсивностью физической активности пострадавшего. По степени тяжести интоксикации принято делить на легкие, средние и тяжелые.

Легкая степень отравления формируется при действии относительно невысоких концентраций яда. Она развивается медленно (порой в течение нескольких часов) и характеризуется сильной головной болью, головокружением, шумом в ушах, потемнением в глазах, понижением слуха, ощущением “пульсации височных артерий”, тошнотой, иногда рвотой. Нарушается психическая деятельность: пораженные теряют ориентировку во времени и пространстве, могут совершать немотивированные поступки. Отмечается повышение сухожильных рефлексов. У отравленного развивается тахикардии, аритмии, повышается артериальное давление. Возникает одышка - признак компенсаторной реакцией организма на развивающуюся гипоксию. Однако в результате одышки увеличивается количество выдыхаемого диоксида углерода (СО 2), развивается газовый алкалоз. Кроме того, учащение дыхания при нахождении человека в отравленной зоне является дополнительным фактором, ускоряющим поступление оксида углерода в организм.

Легко пораженный СО утрачивает боеспособность. Однако при прекращении поступления яда в организм все перечисленные симптомы отравления в течение нескольких часов проходят без каких-либо последствий.

При продолжительном поступлении оксида углерода в организм или при действии его в более высоких концентрациях развивается отравление средней степени тяжести, характеризующееся более выраженными проявлениями интоксикации, большей скоростью их развития. Нарушается координация движений. Сознание затемняется, развивается сонливость и безразличие к окружающей обстановке, появляется выраженная мышечная слабость. Слизистые оболочки и кожа приобретают розовую окраску. Могут развиваться фибриллярные подергиваний мышц лица. Возможно повышение температуры тела до 38-40 0 С. Одышка усиливается, пульс учащается. Артериальное давление после кратковременного подъема, связанного с возбуждением симпатико-адреналовой системы и выбросом катехоламинов из надпочечников, снижается. Этот эффект объясняют прямым действием СО и рефлекторной реакцией (с хеморецепторов каротидного синуса) на центры регуляции сосудистого тонуса.

Прогрессирующая гипоксия активирует процессы анаэробного гликолиза, о чем свидетельствует активация ряда ферментов (альдолазы, дегидрогеназы-3-фосфоглицеринового альдегида, лактатдегидрогеназы). В результате в организме накапливаются молочная и пировиноградная кислоты. Это способствует развитию метаболического ацидоза, который приходит на смену газовому алкалозу.

При отравлении средней степени тяжести в большинстве случаев через несколько часов (до суток) после прекращения действия яда состояние пострадавших существенно улучшается, однако довольно долго сохраняется тошнота, головная боль, сонливость, склонность к головокружению, шаткая походка.

Тяжелое отравление характеризуется быстрой потерей сознания, появлением признаков гипертонуса мышц туловища, конечностей, шеи и лица (ригидность затылочных мышц, тризм жевательной мускулатуры). На высоте токсического процесса могут развиться судороги клонико-тонического характера. Кожные покровы и слизистые оболочки приобретают ярко-розовый цвет (признак высокого содержания карбоксигемоглобина в крови). Если в этот период пострадавший не погибает, судороги прекращаются, но развивается кома: утрачиваются рефлексы, мышцы расслабляются. Дыхание становится поверхностным, неправильным. Зрачки расширены, на свет не реагируют. Пульс частый, слабого наполнения, артериальное давление резко снижено. При регистрации биоэлектрической активности сердца на электрокардиограмме определяются экстрасистолия, нарушение внутрисердечной проводимости, признаки диффузных и очаговых мышечных изменений, острой коронарной недостаточности. Изменения в мышце сердца, регистрируемые на ЭКГ, отчасти обусловлены изменением электролитного состава крови: увеличивается содержание кальция и магния, уменьшается содержание натрия и калия. В связи с сужением периферических сосудов происходит переполнение кровью внутренних органов и полых вен. Развиваются застойные явления, затрудняющие работу сердца.

В крови, вследствие рефлекторного сокращения селезенки, увеличивается до 6-7 . 10 12 /л количество эритроцитов, развиваются лейкоцитоз со сдвигом формулы крови влево, относительная лимфопения и эозинопения. Растет содержание мочевины в крови. В таком состоянии отравленный может пребывать несколько часов, и при нарастающем угнетении дыхания с прогрессирующим падением сердечной деятельности наступает смертельный исход. При благоприятном течении отравления и своевременном оказании медицинской помощи симптомы интоксикации исчезают, и через 3-5 дней состояние пострадавшего нормализуется. Изменения ЭКГ при тяжелых отравлениях порой выявляются в течение нескольких недель и даже месяцев.

В случае высокого содержания во вдыхаемом воздухе оксида углерода (до нескольких процентов) на фоне пониженного парциального давления О 2 (до 17-14%) при выполнении физической нагрузки, сопровождающейся усиленным газообменом, (ситуация, возникающая при пожарах, взрывах боеприпасов в замкнутых пространствах и т.д.) развивается молниеносная форма отравления (Ю.В. Другов, 1959). Пораженные быстро теряют сознание. Возможны кратковременные судороги, за которыми наступает смерть или развивается тяжелая кома. Прогноз неблагоприятный, если коматозное состояние продолжается более двух суток.

Выделяют также синкопальную форму интоксикации . По данным Б.И. Предтеченского, эта разновидность поражения составляет до 10-20% всех случаев отравления и развивается у лиц с нарушенными механизмами регуляции гемодинамики. При этом варианте течения отравления наблюдается резкое снижение артериального давления, сознание быстро утрачивается, кожные покровы и слизистые оболочки становятся бледными (“белая асфиксия”). Развившееся коллаптоидное состояние может продолжаться несколько часов. Возможен смертельный исход от паралича дыхательного центра.