(практические, семинарские, лабораторные)
Тема 29 - Овладение техникой, методиками химического анализа карбоксигемоглобина в крови.
Цель: ознакомить студентов с химико-токсикологическим анализом карбоксигемоглобина в крови.
Задачи обучения: научить методам химического анализа карбоксигемоглобина в крови
Форма проведения: семинар, работа в малых группах и выполнение заданий парами студентов.
Задания по теме:
Задание 1 групповое обсуждение теоретических вопросов по теме занятия.
1. Оксид углерода. Распространенность отравлений, причины.
2. Токсичность. Токсикокинетика. Клиника отравлений и клиническая диагностика.
3. Метод гипербарической оксигенации в комплексе методов дезинтоксикационной терапии.
4. Качественный анализ. Химические методы обнаружения в крови карбоксигемоглобина.
5. Спектроскопический метод исследования карбоксигемоглобина в крови. Методика исследования.
6. Метод газожидкостной хроматографии в анализе оксида углерода.
Задание 2. (для 2-х студентов).
Токсикологическая химия. Ситуационные задачи и упражнения. Под ред.Н.И. Калетиной.-М.-2007.-С.312. Задача № 7.
На ХТА доставлены: кровь и моча ребенка.
Обстоятельства дела.
Семья с ребенком 8 лет участвовала в пикнике в горах. При возвращении домой люди попали в снежные заносы и вынуждены были находиться в закрытом автомобиле с включенным мотором в течение 14 часов. После возвращения домой все чувствовали себя плохо. У взрослых кружилась голова, возникла рвота, мышечная слабость. У женщины на фоне низкого давления появилась боль в сердце. Ребенок впал в кому и был доставлен в больницу.
Информация.
При осмотре в больнице у ребенка кожа лица была сине-багрового цвета, а видимые слизистые оболочки — малиново-красного оттенка. В пробах с танином и ферроцианидом калия кровь ребенка сохраняла розовый цвет.
Цель исследования: провести ХТА представленных биообъектов.
Приведите схему химико-токсикологического анализа представленных биообъектов, опираясь на методологию системного химико-токсикологического анализа (СХТА).
Лаборатория работает согласно принципам GLP и оснащена аналитическим оборудованием в соответствии с современными рекомендациями TIAFT.
ПРИМЕЧАНИЕ
При решении задачи следует:
• представить информацию о выборе биообъекта, используя знания физико-химических свойств токсикантов, их токсикокинетики и метаболизма;
• представить информацию о способе пробоподготовки и изолирования (выделения) токсикантов, используя знания физико-химических свойств токсикантов и учитывая Ваш выбор последующих методов анализа;
• выбрать методы идентификации и количественного определения токсикантов, учитывая их чувствительность и специфичность, преимущества и недостатки;
• обосновать выбор способа количественного определения, поэтапно изложить схему и процедуру его проведения, привести математические формулы; если необходимо, то произвести вычисления;
• представить интерпретацию полученных количественных результатов;
• дать заключение об обнаружении токсикантов.
Литература
1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.
2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.
3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272с.
4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975.-376 с.
Контрольные вопросы:
1. Химико-токсикологический анализ на группу веществ, не требующих специальных методов изолирования.
2. Оксид углерода. Распространенность отравлений, причины.
3. Токсичность. Токсикокинетика.
4. Клиника отравлений и клиническая диагностика.
5. Качественный анализ. Химические методы обнаружения в крови карбоксигемоглобина.
6. Спектроскопический метод исследования карбоксигемоглобина в крови. Принцип метода.
7. Метод газожидкостной хроматографии в анализе оксида углерода.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Из ядовитых газообразных веществ особый токсикологический и судебно-медицинский интерес представляет СО — оксид углерода (II). Долгосрочные последствия отравления угарным газом нередко приводят к летальному исходу. Исследователи обнаружили, что угарный газ повреждает белок миелин, входящий в состав оболочки нервных клеток. В ответ на отравление СО в организме начинается синтез специализированных лимфоцитов, которые выводят поврежденный белок из организма. Проблема заключается в том. что с удалением измененных молекул миелина одновременно повреждаются и нормальные молекулы, тем самым запускается своего рода цепная аутоиммунная реакция.
Оксид углерода (II) — бесцветный газ без запаха и вкуса. В воде почти не растворяется, горит синеватым пламенем до образования оксида углерода (IV) с выделением тепла.
Острые отравления окисью углерода занимают ведущее место среди ингаляционных отравлений, летальные исходы составляют 12,5% общего количества всех смертельных отравлений.
Источники СО. Оксид углерода встречается везде, где существуют условия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод, входит в состав многих промышленных газов (доменный, генераторный, коксовый); широко применяется в современном органическом синтезе.
Важными источниками СО являются выхлопные газы автомобилей (содержание оксида углерода 1 — 13%). дым от пожара и неверно эксплуатируемые нагревательные системы. Пары дихлорометана (детергентов и аэрозолей), в результате метаболизма которого неспецифическими оксидазами образуются угарный и углекислый газы, также могут приводить к отравлению СО
Токсикокинетика и биотрансформация
Единственным путем поступления в организм СО являются дыхательные пути. Токсический эффект для человека наблюдается при вдыхании воздуха с концентрацией СО 3 10' г/л в течение 1 ч.
Механизм токсического действия СО обусловлен образованием карбоксигемоглобина — НbСО (см. гл. 2.4). При острых отравлениях СО связывается преимущественно железом гемоглобина эритроцитов. При повторных или хронических отравлениях в плазме крови увеличивается количество негемоглобинового железа за счет выхода его из тканей. Это железо также фиксирует поступающий СО. При действии даже весьма низких концентраций СО его присутствие обнаруживают в различных тканях организма, так как СО фиксируется имеющимися в них железосодержащими ферментами, а в мышцах — еще и железом мпоглобина. Кроме того, присутствие СО в тканях связано с наличием в них крови, содержащей СО. По сравнению с гемоглобином сродство миоглобина к СО и О, приблизительно в 5 раз меньше. На распределение СО между кровью и мышцами влияют концентрация СО во вдыхаемом воздухе и продолжительность контакта. При смертельном отравлении у людей и содержании в крови 58—85% НbСО в скелетных мышцах было обнаружено 10—53%. в миокарде — 3—44% карбо-ксимиоглобина (МbСО). Концентрация МbСО в мышцах всегда значительно ниже концентрации НbСО в крови. Сопоставление концентраций НbСО и МbСО может помочь в установлении динамики отравления. Для установления коэффициента корреляции между количеством НЬСО и МbСО требуются дополнительные наблюдения и специальные исследования.
При отравлениях СО нарушается углеводный обмен. Увеличение уровня сахара в крови начинается с первых минут интоксикации и нарастает параллельно гипоксемии. Установлено, что эти изменения обусловлены нарушением центральной регуляции углеводного обмена под воздействием СО. что связано с усилением распада гликогена или нарушением утилизации глюкозы. Усиленный гликогенолиз приводит к развитию гипергликемии. Повышение содержания глюкозы отмечается не только в крови, но и в ткани мозга. Установлена зависимость между тяжестью интоксикации угарным газом и содержанием глюкозы в мозге.
Оксид углерода выводится из организма в основном через дыхательные пути в течение нескольких часов. После прекращения вдыхания СО 60—70% яда выделяется у человека в течение 1-го часа; за 4 ч выделение составит 96% абсорбированной организмом дозы. В ничтожном количестве оксид углерода выделяется через кожу — около 0.007 мл/ч. несколько больше — через ЖКТ и почки. СО с мочой выводится в виде комплексного соединения с железом.
Лабораторная диагностика отравлений оксидом углерода заключается в определении НbСО в крови. В то же время содержание НbСО в крови, которое определяется при поступлении больного в стационар, не может служить надежным критерием установления тяжести состояния больных. В большинстве случаев оно бывает очень низким, в то время как клиническая симптоматика свидетельствует о тяжелой степени отравления. Подобное несоответствие можно объяснить тем, что со временем происходит диссоциация НbСО, поэтому большее диагностическое значение имеет его определение в крови, взятой непосредственно на месте происшествия.
Методы определения оксида углерода (II) в биообъектах
Определение СО в крови
Для определения СО в крови можно использовать различные методы, включая предварительные пробы, спектрофотометрию, газовую хроматографию и специальные методы. Определение СО в крови проводят либо по СО, либо выделяют из пробы крови газобразную смесь СО, СО,. О,, N.. измеряют количество газа и тем или иным способом устанавливают содержание в нем оксида углерода (II).
Предварительные методы исследования (химические). При выполнении нижеуказанных реакций параллельно исследуют два образца — кровь, не содержащую НbСО. и кровь пострадавшего при отравлении. В образцы добавляют одинаковые объемы реактивов и наблюдают за изменением окраски. Изменение окраски происходит только в образцах с нормальной кровью. Окраска образцов крови пострадавшего при отравлении не изменяется или изменяется незначительно.
Экспресс-тесты, или пробы, проводят непосредственно на месте происшествия или сразу после поступления пострадавшего в клинику. Цель — быстро установить наличие НbСО.