Роль газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии в диагностике метаболических нарушений при заболеваниях печени и механической желтухе

Хирургия печени в настоящее время сопряжена не только с разработкой и совершенствованием вопросов диагностики и оперативной техники, но и в значительной степени с необходимостью коррекции послеоперационных нарушений гомеостаза организма, возникающих на фоне осложнений раннего послеоперационного периода, наиболее грозным из которых является острая печеночная недостаточность. Лабораторная и клиническая диагностика этого осложнения в значительной степени носит косвенный характер и далека от совершенства.

Оценка степени эндогенной интоксикации, связанной с развитием метаболических нарушений, накоплением в организме как промежуточных, так и подлежащих выведению конечных продуктов является сложной задачей, которая не получила до настоящего времени адекватного решения.

Согласно работе Белокуровой Ю.Н. с соавт. [1] под эндогенной интоксикацией следует понимать отравление организма как конечными продуктами метаболизма вследствие задержки их выведения и накопления в организме выше физиологических норм, так и промежуточными в связи с нарушениями метаболических процессов. Условно также к эндоинтоксикации относят отравление микробными токсинами при развитии гнойно-резорбтивных процессов.

Для определения концентрации продуктов эндогенной интоксикации в биологических жидкостях используется метод газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХМС). Основоположником данного метода является русский ученый – ботаник, приват-доцент Варшавского университета Михаил Семенович Цвет, который в 1903–1906 гг. создал жидкостную адсорбционную хроматографию.

Стремление расширить возможности хроматографического метода привело английских биохимиков Мартина и Синжа в 1941 г. к созданию распределительного варианта хроматографии, получившего название жидкость-жидкостной хроматографии [15].

Джеймсом и Мартином десять лет спустя, т.е. в 1951–1952 гг. была создана методика газовой хроматографии [13, 17, 20, 23]. Начиная с 1955 г. промышленность приступает к выпуску специальных приборов – газовых хроматографов, предназначенных для разделения сложных многокомпонентных смесей в газожидкостном и газоадсорбционном вариантах [6, 18, 28].

Любую разновидность хроматографии можно определить как физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении разделяемых компонентов между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых является неподвижной, а другая – подвижной.

Неподвижная фаза – твердый адсорбент или суспензия адсорбента в жидкости или жидкость, наносимая на поверхность твердого носителя. Подвижная фаза (газ или жидкость) протекает или продувается вдоль слоя неподвижной фазы.

Термин газовая хроматография объединяет все методические варианты хроматографии, в которых подвижная фаза газообразна. К газожидкостной хроматографии относятся все методические варианты газовой хроматографии, в которой в качестве неподвижной фазы используется слой жидкости, нанесенный на поверхность твердого носителя.

Внедрение методов ГХМС в микробиологию началось с классических работ под руководством А.П. Колесова в Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова.

Липницкий Е.М., Бекбауов С.А., Котовский А.Е., Истратов В.Г.

РОЛЬ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ В ДИАГНОСТИКЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ПЕЧЕНИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЖЕЛТУХЕ

Методы хроматографического анализа усиленно внедрялись и в хирургическую клинику. Это прежде всего касалось оценки анаэробной инфекции мягких тканей и анаэробной инфекции отдельных органов – абсцессов легких, печени, поджелудочной железы [20, 27]. С помощью методов хроматографического анализа были определены группы соединений, метаболически связанные с патологическими процессами в отдельных органах и тканях. Выявлены наиболее значимые патологические соединения – «токсические метаболиты» – группы фенолов, крезолов, кетонов, индолов и ароматических жирных кислот. Установлено, что спектр метаболитов в определенной мере зависит от источника интоксикации и характера инфекции, а их содержание в периферической крови коррелирует с тяжестью клинического течения заболевания [3].

В работе Кахарова М.А. впервые в клинической практике ГХМС применена для диагностики эхинококкоза печени. Автор изучал содержание эхинококковых кист и периферическую венозную кровь у 48 больных. Маркером эхинококкоза печени являлись соединения группы фарнезола. У этой группы больных изменялось также содержание фенилкарбоновых кислот, что расценивалось в качестве показателя нарушения метаболизма ткани печени.

В работе Гасанова М.М. [2] методами ГХМС изучались оксифенилкарбоновые кислоты (ОФК), как показатели гипоксии ткани. Их уровень коррелировал с показателями допплеровской флуометрии, оценивающей микроциркуляцию в тканях, что дало возможность считать уровень ОФК одним из критериев оценки гипоксии тканей.

В работе Истратова В.Г. и соавт. [4] произведена оценка степени тяжести интоксикации и органных поражений в раннем послеоперационном периоде у больных после панкреатодуоденальной резекции и гемигепатэктомии с помощью методов ГХМС.

Обнаружено наличие токсичных метаболитов, определяющих септико-аллергический компонент – фенилпропионовую и фенилуксусную кислоты и группу изомеров высших жирных кислот, а также повышенное содержание полиаминов, ароматических аминов и ароматических жирных кислот -продуктов нарушенного метаболизма в поджелудочной железе и печени.

Патогенез печеночной недостаточности в широком понимании чрезвычайно сложен. В то же время большинство исследователей считают, что одним из пусковых расстройств является резкие нарушения баланса биологически активных веществ, оказывающих влияние на состояние системного и печеночного кровообращения [9, 10]. Эти изменения касаются функционального состояния симпато-адреналовой систем, активности серотонина и гистамина, каликреин-кининовой системы.

Выраженный прессорный эффект катехоламинов способствует ранней тканевой гипоксии и явится одной из причин тяжелых обменных расстройств, приводящих к развитию полиорганной недостаточности [5, 10].

Грубые нарушения в системе микроциркуляции усугубляют гипоксию ткани печени, её ацидоз [1, 14], приводят к патологическому изменению клеточного обмена и появлению продуктов извращенного метаболизма. Тканевая гипоксия резко меняет характер обменных процессов на субклеточном и макромолекулярном уровне, что проявляется расстройствами в деятельности ферментных систем [17].

Наиболее клинически значимым является развитие при печеночной недостаточности глубоких изменений в сфере аминокислотного обмена. Формирующейся аминокислотный дисбаланс характеризуется повышением процентного содержания глюконеогенетических (аланина, глицина, серина и цистина) и ароматических (тирозина, фенилаланина, триптофана) аминокислот. Содержание аминокислот с разветвленной сетью (валина, лейцина и изолейцина) оказывается на этом фоне относительно сниженным. В подобной ситуации усиливается токсическое действие ароматических аминокислот на центральную нервную систему. Более того, промежуточным продуктам патологического метаболизма ароматических аминокислот (фенилэтаноламину и октапану) отводится ведущая роль в генезе энцефалопатии печеночного генеза. А производные ароматических аминокислот, являясь «ложными нейромедиаторами» способны усугублять гемодинамические расстройства путем дилатации артериол [18].

В работе А.И. Хазанова [9] приводятся данные о том, что токсическое воздействие на головной мозг оказывает такие соединения, как фенолы, аминокислоты (особенно тирозин, метионин), жирные кислоты с короткой цепью, длинноцепочечные жирные кислоты и изомеры, ди- и полиамины, ароматические амины.

В основе печеночной недостаточности лежит потеря способности печени нейтрализовывать токсические вещества, поступающие из кишечника.

Основную токсическую роль отводят интоксикации аммиаком, накоплению в организме ложных нейротрансмиттеров, синергической интоксикации жирными кислотами с короткой цепью, ди- и полиаминами, ароматическими аминами.

Preston S.T. [16] методами газовой хроматографии обнаружил повышение свободных фенолов в крови больных циррозом печени . В 1980 г. Harborn J. установил [12], что эти вещества токсичны для головного мозга. А.И. Хазанов [9], подчеркивая значение повышения концентрации фенолов в развитии комы у больных циррозом печени, считал, что фенолы больше, чем аммиак коррелируют с глубиной портально-печеночной комы.

По данным Fischer С.Р.[11], Zieve L. [18] у больных с печеночной комой методом газовой хроматографии постоянно обнаруживается повышение жирных кислот с короткой цепью в 2–8 раз по сравнению с нормой. Жирные кислоты с короткой цепью образуются в основном в кишечнике под влиянием бактериальной флоры это – масляная (бутановая) кислота С4, валериановая

Липницкий Е.М., Бекбауов С.А., Котовский А.Е., Истратов В.Г.

РОЛЬ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ В ДИАГНОСТИКЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ПЕЧЕНИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЖЕЛТУХЕ

(пентоновая) С5, капроновая (гексановая) кислота С6, каприловая (октановая) кислота С8. Особенно токсичны для головного мозга, по-видимому, первые две кислоты. Установлено, что жирные кислоты с короткой цепью воздействуют на синапсы нервных клеток, замедляя проведение нервных импульсов.

Таким образом, печеночная недостаточность, в том числе при механической желтухе, при полиморфности клинической картины и сложности ранней диагностики, сопровождается образованием и накоплением в крови комплекса определенных токсических метаболитов. Выявление их на ранних стадиях с помощью метода ГХМС может расширить возможности ранней диагностики данного осложнения и принятия мер для своевременной его коррекции.