Определения количества гемоглобина по способу сали

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ. СТРОЕНИЕ. СВОЙСТВА

Гемоглобин – основной дыхательный пигмент и главный компонент эритроцита, выполняющий важные функции в организме человека: перенос кислорода из легких в ткани и углекислого газа из тканей в легкие. Он также играет существенную роль в поддержании кислотно-основного равновесия крови. Буферная система, создаваемая гемоглобином, способствует сохранению рН крови в определенных пределах.

Гемоглобин – красный пигмент крови человека и животных. Подсчитано, что в одном эритроците содержится около

340000000 молекул гемоглобина, каждая из которых состоит примерно из 103 атомов. В крови человека в среднем содержится

14,5% гемоглобина, его общее количество

750 г. Гемоглобин представляет собой сложный белок, относящийся к группе гемопротеинов; белковый компонент в котором представлен глобином, небелковый – простетической группой. Простетическая группа в молекуле гемоглобина представлена 4 одинаковыми железопорфириновыми соединениями, которые называются гемами. Молекула гема состоит из порфирина IХ, связанного с железом двумя атомами азота ковалентными и двумя другими атомами азота координационными связями. Атом железа (II) расположен в центре гема и придает крови характерный красный цвет, степень его окисления не изменяется независимо от присоединения или отдачи кислорода.

Видовые различия гемоглобина обусловлены химическим составом и строением глобина. Гемоглобины представляют собой тетрамерные белки, молекулы которых образованы различными типами полипептидных цепей, обозначаемых как α ,β, γ, δ. В состав молекулы входят по 2 полипептидные цепи двух разных типов, каждая из которых оборачивает 1 гем гемоглобина. Гемоглобины различных видов различаются вторичной, третичной и четвертичной структурами, и индивидуальные свойства гемоглобинов неразрывно связаны с их структурами. Известно, что гемоглобин человека состоит из двух равных половин, каждая из которых образована двумя одинаковыми полипептидными цепями. У человека обнаружены гемоглобины различных типов, которые отличаются по химическому строению. В крови взрослого человека содержится гемоглобин А (HbA), состоящий из α2β2 цепей. В дополнение к основному HbA в крови взрослого человека обнаружен гемоглобин A2 (HbA2), на долю которого приходится

2,5% от всего гемоглобина. Кроме того, известен фетальный гемоглобин F (HbF) – гемоглобин новорожденных, имеющий структуру α2γ2, и отличающийся от HbA вторичной, третичной и четвертичной структурами, что обусловливает их различия: по спектральным характеристикам, электрофоретической подвижности, устойчивости к тепловой денатурации и др. Кровь новорожденного ребенка состоит на

80% из HbF, который к концу первого года жизни почти целиком заменяется на HbA (в крови взрослого человека содержится до

1,5% HbF от общего количества гемоглобина).

Гемоглобин – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и нерастворимое в спирте, эфире и хлороформе. В эритроцитах гемоглобин находится в растворенном состоянии, несмотря на то, что его содержание более 30%. При изменении аминокислотного состава глобина может произойти и изменение его растворимости, как у HbS.

Растворы гемоглобина окрашены в темно-красный цвет и имеют характерные спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Изоэлектрическая точка гемоглобина

7. В кислой и щелочной среде гемоглобин легко денатурируется, скорость денатурации различна у различных видов гемоглобинов. В кислой среде связь между гемом и глобином легко разрывается. Свободный гем легко окисляется кислородом воздуха до гематина, в котором атом железа трехвалентен.

Наиболее характерным свойством гемоглобина является обратимое присоединение газов О2, СО и др. Образовавшиеся при этом соединения называются оксигемоглобином и карбоксигемоглобином, соответственно. Реакция присоединения молекулярного кислорода не является истинным окислением гемоглобина, так как валентность железа в гене при этом не изменяется, и эту реакцию правильнее называть оксигенацией. Истинное окисление гемоглобина происходит только тогда, когда железо переходит в трехвалентное состояние.

В крови гемоглобин существует по крайней мере в четырех формах: оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбоксигемоглобин, метгемоглобин. В эритроцитах молекулярные формы гемоглобина способны к взаимопревращению, их соотношение определено индивидуальными особенностями организма.

Клиническое значение

Снижение концентрации гемоглобина: анемии.

Повышение концентрации гемоглобина: полицитемия, гемоконцентрация при дегитратации, ожогах, кишечной непроходимости, упорной рвоте; пребывание на больших высотах, чрезмерная физическая нагрузка или возбуждение; сердечно-сосудистая патология, обычно врожденная, приводящая к значительному венозному сбросу; заболевания легких, приводящие к снижению легочной перфузии, плохой аэрации легких, легочной артериальной фистуле; хроническое химическое воздействие нитритов, сульфонамидов, вызывающих образование мет- и сульфогемоглобина.

Нормальные величины: у мужчин 130-160 г/л; у женщин; 120-140 г/л.

Содержание гемоглобина обычно ниже у недоношенных, чем у доношенных новорожденных. Содержание гемоглобина снижается на

10% в промежутке времени от 17 до 07 час утра, а также после еды. Снижение гемоглобина от нормальных величин на

6% наблюдается при взятии пробы в положении лежа. Незначительное, но диагностически значимое, снижение нижнего порога нормальных величин гемоглобина встречается у мужчин возрастной группы 65-74 года.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Общая характеристика методов

Определение содержания гемоглобина в крови человека является одним из самых важных и массовых показателей. Для определения гемоглобина чаще всего анализируют производные гемоглобина, образовавшиеся в процессе его окисления и присоединения к гему различных химических групп, приводящих к изменению валентности железа и окраски раствора.

Из «старых» методов, все еще применяемых в ряде лабораторий, остановимся на следующих: сапониновом и методе Сали.

При использовании сапонинового метода тельца Гейнца не растворяются, раствор остается мутноватым, за счет чего может меняться спектр поглощения раствора, и ошибка при этом достигает 20-30%.

В методе Сали измеряется гематин, образовавшийся при взаимодействии гемоглобина с соляной кислотой. Метод основан на визуальной оценке содержания гемоглобина путем сравнения окраски исследуемой пробы со стандартными растворами солянокислого гематина. Ошибка метода достигает

30%, на результаты определения влияют многие факторы: время реакции между гемоглобином и соляной кислотой, которое может колебаться от 2 до 40 мин в зависимости от содержания белков крови; оттенок цвета геминхлорида, зависящий от содержания билирубина в крови; характера освещения и пр.

Химические и спектрофотометрические методы имеют высокую точность и рекомендуются в качестве референсных, но из-за трудоемкости и значительной стоимости анализа для рутинных определений не применяются.

Для рутинных лабораторных исследований наиболее предпочтительны колориметрические методы, как наиболее дешевые, простые и быстрые в исполнении. Кровь человека – это нормальная смесь производных гемоглобина с различными спектрами поглощения. При количественном определении гемоглобина колориметрическими методами возникает проблема в выборе реагента, который превращал бы все производные гемоглобина только в одну форму перед фотометрическим анализом. Лучшими методами, количественно превращающими гемоглобин в его производные, оказались гемиглобинцианидный (HbCN), гемихромный (HbChr) и гемиглобиназидный (HbN3), которые при фотометрировании дают наименьшую ошибку определения среди других методов анализа. Однако, некоторые данные не позволяют использовать гемиглобиназидный метод в качестве альтернативного в силу следующих причин: конечный продукт превращения гемоглобина – HbN3 имеет слабый пик поглощения при λ = 540 нм, что не дает возможности использовать фотометры с широкополосными фильтрами; иногда возникают проблемы, связанные с мутностью растворов; и наконец, раствор HbN3 не хранится при комнатной температуре. Напротив, гемиглобинцианидный и гемихромный методы лишены этих недостатков и при дальнейших исследованиях им было отдано предпочтение.

Интерференция при всех колориметрических методах анализа

Повышение гемоглобина: гипертриглицеридемия, количество лейкоцитов более 25х10 9 /л, прогрессирующие заболевания печени, наличие легко преципитирующихся глобулинов (при миеломной болезни или при макроглобулинемии Вальденстрема).

Понижение гемоглобина: у заядлых курильщиков вследствие образования неактивного HbСО.

Гемиглобинцианидный метод

Принцин гемиглобинцианидного метода основан на переводе всех форм гемоглобина в одну — гемиглобинцианид. Перевод гемоглобина в гемиглобинцианид осуществляется при его взаимодействии с трансформирующим раствором, содержащим феррицианид калия, цианид калия, дигидрофосфат калия и неионный детергент. Дигидрофосфат калия поддерживает уровень рН, при котором реакция проходит за 3-5 минут. Детергент усиливает гемолиз эритроцитов и предотвращает мутность, связанную с белками плазмы. Феррицианид калия окисляет все формы гемоглобина в метгемоглобин, который образует с цианистым калием гемиглобинцианид, имеющий красноватый цвет, интенсивность окраски которого прямо пропорциональна концентрации гемоглобина в пробе.

Гемиглобинцианидный метод, разработанный в 1936 г Драбкиным, был одобрен Международным Комитетом по стандартизации в гематологии (ICSH) в 1963 г.

Экспериментальное изучение данного метода для его стандартизации в гемиглобинометрии имело следующие главные цели: найти точное значение коэффициента молярной экстинкции для HbCN при λ = 540 нм; разработать требования для получения калибровочного раствора HbCN, обеспечивающие его стабильность в течение нескольких лет; усовершенствовать процедуру анализа при определении гемоглобина для снижения экспериментальных ошибок; оценить надежность других методов в сравнении с гемиглобинцианидным. На основе широкомасштабных исследований был определен коэффициент молярной экстинкции гемиглобинцианида, равный 11,00 (ε540 = 11,00), и выработаны требования к его качеству.

Основные достоинства гемиглобинцианидного метода:

• HbCN является стабильным производным гемоглобина, и все имеющиеся в крови формы гемоглобина могут быть быстро и количественно превращены в HbCN;
• спектр поглощения HbCN имеет плоский максимум при λ = 540 нм, поэтому достаточная точность анализа возможна при измерении оптической плотности на фотометрах даже со светофильтрами;
• растворы HbCN строго подчинены закону Ламберта-Бера при λ = 540 в широком диапазоне концентраций;
• калибровочный раствор HbCN устойчив в течение нескольких месяцев и даже лет.

Гемихромный метод

С развитием методов анализа для определения гемоглобина в крови разработан новый колориметрический метод, не содержащий в составе реагентов цианистых соединений, которые заменены жирными кислотами с феррицианидом калия или поверхностноактивными веществами, лучший из которых – додецилсульфат натрия (SDS).

Принцип гемихромного метода

Принцип гемихромного метода основан на переводе всех форм гемоглобина в одну – гемихром. При взаимодействии гемоглобина с трансформирующим раствором, содержащим жирные кислоты с феррицианидом калия или додецилсульфат натрия, происходит его превращение в окисленную низкоспиновую форму – гемихром (HbChr), имеющую красноватый цвет, интенсивность окраски которого прямо пропорциональна концентрации гемоглобина в пробе.

Гемихромный метод определения гемоглобина в крови разработан Ахрем А.А. с соавторами в 1986 г. Набор реагентов для определения гемоглобина в крови, основанный на данном методе, одобрен Комитетом по новой медицинской технике МЗ РФ и рекомендован к применению в клинико-диагностических лабораториях уже в 1998 г.

Основные достоинства гемихромного метода:

• гемихром – стабильное производное гемоглобина, и все имеющиеся в крови формы гемоглобина могут быть быстро и количественно превращены в HbChr;
• спектр поглощения HbChr имеет плоский максимум вблизи λ = 540 нм (533), поэтому достаточная точность анализа возможна при измерении оптической плотности на фотометрах даже со светофильтрами;
• растворы HbChr строго подчинены закону Ламберта-Бера при λ = 540 нм в широком диапазоне концентраций;
• калибровочный раствор HbChr устойчив в течение нескольких месяцев и даже лет;
• трансформирующий реагент не ядовит и безвреден: в его составе не содержится цианистых соединений.

Молярный коэффициент экстинкции HbChr при λ = 540 нм равен

Сравнение гемихромного и гемиглобинцианидного методов

При широкомасштабных испытаниях гемихромного метода было показано, что в интервале концентраций гемоглобина от 40 до 200 г/л калибровочные графики гемиглобинцианида и гемихрома представляют прямую линию, выходящую из начала координат, а близкие углы наклона прямых указывают на сопоставимость обоих методов.

Рисунок 1 – Величина оптической плотности гемихрома (1) и гемиглобинцианида (2)

При определении гемоглобина двумя методами Ахрем А.А. с соавторами показали, что большую точность (и меньшую s) дает гемихромный метод. Авторы предполагают, что SDS способствует солюбилизации мембранных частиц и препятствует адсорбции белка на стекле пробирок и кювет, тем самым обеспечивается высокая точность анализа.

Сравнительная оценка результатов определения гемоглобина в крови двумя методами показала, что результаты сопоставимы, а коэффициент корреляции методов составляет 0,99.

Таким образом, гемихромный метод определения гемоглобина в крови обладает всеми достоинствами гемиглобинцианидного метода, которые дополняются отсутствием в составе трансформирующего реагента высокотоксичных цианидов и других ядовитых веществ.

Источник

3) Определение количества гемоглобина в крови по способу сали

Определение содержания гемоглобина в крови производится колориметрическими способами, один из которых (гематиновый метод Сали) основан на образовании устойчивого раствора коричневого цвета при взаимодействии гемоглобина с соляной кислотой. Принцип колориметрического способа заключается в том, что если исследуемый раствор путем разбавления довести до окраски, одинаковой со стандартным раствором, то концентрация растворенных веществ в обоих растворах будет одинакова, а количества веществ будут соотносится как их объемы. В стандартном растворе гемоглобина содержится 167 г/л.

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику определения гемоглобина и найти содержание гемоглобина в исследуемой крови.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: гемометр Сали, капилляр с меткой 0,02 мл, 0,1 н раствор соляной кислоты, дистиллированная вода, свежая кровь, пипетка, стеклянная палочка, стерильная инъекционная игла, вата, спирт, йод, эфир, стерильный скарификатор. Объект исследования — человек.

Х о д р а б о т ы

В среднюю пробирку гемометра налить 0,1 н раствор соляной кислоты до нижней кольцевой метки. Из пальца обычным способом набрать в капилляр кровь без пузырьков до метки. Излишек крови можно удалить из капилляра прикладыванием ваты или фильтровальной бумаги к кончику капилляра. Выдуть кровь на дно пробирки из капилляра так, чтобы верхний слой кислоты остался неокрашенным. Не вынимая капилляр, промыть его раствором соляной кислоты из верхнего слоя пробирки гемометра. После этого содержимое пробирки перемешать стеклянной палочкой и поставить в гемометр на 5-10 мин. Это время необходимо для полного превращения гемоглобина в солянокислый гематин

Затем к содержимому пробирки прибавить по каплям дистиллированную воду, каждый раз перемешивая раствор стеклянной палочкой до тех пор, пока цвет полученного раствора не станет одинаковым с цветом стандартного раствора боковых ампул гемометра. Цифра, стоящая на уровне нижней границы мениска полученного раствора отражает содержание гемоглобина в исследуемой крови в грамм-процентах (г%).

Перевод полученных данных в единицы системы СИ (в г/л) производят путем умножения измеренного количества гемоглобина в г% на 10. Зарисовать гемометр и капилляр.

В выводе сравнить с нормой полученное содержание гемоглобина в исследуемой крови.

4) Подсчет количества эритроцитов

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику и определить количество эритроцитов в исследуемой крови.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: микроскоп, счетная камера Горяева, меланжер для эритроцитов, 3 % раствор хлорида натрия, покровные стекла, регулируемая пипетка, пробирки, стерильный скарификатор, вата, спирт, эфир, йод. Объект исследования — человек.

Х о д р а б о т ы

Необходимо перед началом работы рассмотреть счетную камеру под микроскопом, найти малые квадратики и большие квадраты сетки (рис.1). Камеру предварительно необходимо подготовить путем притирания покровного стеклышка к боковым выступающим граням камеры до появления цветных (ньютоновских) колец. В каплю свежей крови, полученной из пальца, погрузить кончик меланжера (с красной бусинкой в расширении) для эритроцитов и набрать кровь до метки 0,5, следя, чтобы в капилляр не

попали пузырьки воздуха. Быстро, пока кровь не свернулась, перенести кончик меланжера в 3 % раствор хлорида натрия и набрать его до метки 101, т.е. развести кровь в 200 раз. После этого взять заполненный меланжер (смеситель), зажать его концы 1 и 3 пальцами и в течение 1 мин встряхи-

вать. После тщательного перемешивания крови, удалив предварительно 1-2 капли, нанести небольшую капельку на сетку камеры.

При необходимости такое же разведение может быть выполнено другим способом. Например, 0,02 мл крови смешать с 4 мл 3 % NaCl в пробирке. Содержимое пробирки в этом случае тщательно перемешивается.

Если капля разведенной крови будет слишком велика, то жидкость может попасть на боковые грани камеры и высота слоя над сеткой будет больше 0,1 мм. В этом случае камеру следует промыть дистиллированной водой, насухо вытереть и заполнить снова. Разведенную (в меланжере) кровь следует еще раз перемешать.

Заполнив камеру, поместить ее под микроскоп и, если форменные элементы расположены равномерно (что является показателем хорошего перемешивания крови), приступить к подсчету. Считать эритроциты удобнее при большом увеличении.

Необходимо подсчитать число эритроцитов в 5 больших квадратах, расположенных в разных местах сетки, например, по диагонали. Во избежание двухкратного подсчета клеток, лежащих на границе между малыми квадратиками, руководствоваться правилом Егорова, согласно которому, относящимися к данному квадратику считаются эритроциты, лежащие как внутри квадратика, так и на его левой и верхней границе. Эритроциты, лежащие на правой и нижней границе для данного квадратика не учитываются.

Формула для вычисления количества эритроцитов в 1 мм 3 крови:

N — искомое число эритроцитов;

А — число эритроцитов в 80 маленьких квадратиках (или в 5 больших);

4000 — множитель для получения содержания эритроцитов в одном мм 3 крови;

200 — степень разведения эритроцитов.

Для перевода полученного количества эритроцитов в единицы СИ, подсчитанное количество эритроцитов умножить на 10 6 и выразить в N х 10 12 /л (тера на литр). Зарисовать фрагмент сетки камеры Горяева с маленькими и большими квадратами.

В выводе сравнить количество подсчитанных эритроцитов с нормой.

Источник