Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Фармацевтический факультет
__________________________
Кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТГЕМОГЛОБИНА В КРОВИ
Методические указания к лабораторно-практическому занятию
по токсикологической химии для студентов IV курса
фармацевтического факультета
Нижний Новгород
2013
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТГЕМОГЛОБИНА В КРОВИ
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 ~ 340 000 000 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, которая представлена 4 одинаковыми железопорфириновыми соединениями (геммами). 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.
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.
Метгемоглобинеми́я (метгемоглобин + греч. haima кровь) повышенное содержание метгемоглобина в крови (более 1% от общего содержания гемоглобина).
Метгемоглобин представляет собой одну из форм окисленного гемоглобина; в отличие от оксигемоглобина содержит трехвалентное железо, стойко связывается с кислородом в легких и не отдает его тканям, что способствует развитию тканевой гипоксии.
Метгемоглобин не может служить переносчиком кислорода от лёгких к тканям; при образовании значительных его количеств дыхательная функция крови резко нарушается. Выделяют наследственные и приобретенные метгемоглобинемии. Часть наследственных метгемоглобинемий возникает на почве рецессивно наследуемого дефекта – снижения активности фермента метгемоглобинредуктазы, в норме восстанавливающей MetHb в обычный гемоглобин.
Метгемоглобинемия может также развиться в результате некоторых видов острых химических отравлений, вызываемых ксенобиотиками экзогенного происхождения, возникающие при воздействии ряда химических веществ (амидо- и нитропроизводных бензола, анилина и красителей на его основе, фенилгидразина, окислов азота, перманганата калия, нитратов колодезной воды, хинонов, метилнитрофоса, некоторых синтетических красок), в том числе лекарственных препаратов (фенацетина, парацетамола, кодеина, витамина К и др.)
Таблица 1. Перечень основных метгемоглобинобразователей
аллоксон альфа нафтиламин аминофенол (и его производные) аммония нитрат анилин (и его производные) антипирин арсин ацетанилид бензол (и его производные, в том числе нитропроизводные) бензокаин диаминодифенилсульфон диметиламин динитрофенол динитротолуол гидразин гидрохинон гидроксиламин лидокаин метиленовый синий нафтиламин нитриты (в том числе органические) нитраты (в том числе органические) нитропрусид натрия оксиды азота |
нитрофураны нитроглицериннитрофенол озон пара-аминопропиофенол пара-толуидин перекись водорода плазмохин пиридин пирогаллол пиридин сульфанол сульфонамиды дапсон пронтозил сульфаниламиды сульфатиазол сульфоны тетралин толулдиамнтолуидин тринитротолуол трионал и т.д.фенацетин фенолы фенилендиамин фенилгидразин хлораты хлоранилин хлорбензол хлорнитробензол |
Проявления метгемоглобинемии
Выраженность симптомов зависит от содержания метгемоглобина в крови. Основным проявлением является цианоз кожных покровов и видимых слизистых. Цвет цианотичных участков кожи от синеватого до шоколадного; слизистые более коричневого, чем синего цвета.
Необходимо отличать периферический и центральный цианоз.
Периферический цианоз является следствием нарушения гемодинамики и недостаточной гемоперфузии периферических органов. Наиболее ранние проявления – синюшная окраска носа и ногтевых лож. Причина цианоза – избыточное содержание восстановленного гемоглобина вследствие усиленной экстракции кислорода тканями, плохо снабжаемыми кровью (сердечная недостаточность).
Центральный цианоз развивается при повышенном содержании в крови сульфогемоглобина (более 0,5г на децилитр), метгемоглобина (более 1,5г на децилитр) и восстановленного гемоглобина (более 5г на децилитр). При содержании метгемоглобина менее 15% цианоз отсутствует. Проявления гипоксии формируются при метгемоглобинемии более 55%. Симптомы, развивающиеся на фоне метгемоглобинобразования представлены на таблице 2.
Таблица 2. Проявления метгемоглобинемии различной степени выраженности
Содержание метгемоглобина (%) |
Проявления |
0 - 15 |
Отсутствуют |
15 - 20 |
"Шоколадная кровь", цианоз |
20 - 45 |
Возбужденность, одышка при физической нагрузке, слабость, утомляемость, беспокойство, оглушенность, головная боль, тахикардия |
45 - 55 |
Угнетение сознания |
55 - 70 |
Ступор, судороги, кома, брадикардия, аритмии |
> 70 |
Сердечная недостаточность, смерть |