Исследование кинетики озонолиза растворенных органических веществ в отработанном диализирующем растворе Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

© А.М.Воронцов, Е.Д.Суглобова, А.П.Пацовский, М.Н.Никанорова, М.С.Храброва, О.В.Анисимова, Ю.М.Степаненко, 2008 УДК 616.61-008.64-036.12-085.38:541.8]:542.943.5

A.M. Воронцов1, Е.Д. Суглобова2, А.П. Пацовский1, М.Н. Никанорова1, М.С. Храброва2, О.В. Анисимова1, Ю.М. Степаненко1

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОЗОНОЛИЗА РАСТВОРЕННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАННОМ ДИАЛИЗИРУЮЩЕМ РАСТВОРЕ

A.M. Vorontsov, E.D. Suglobova, A.P. Patsovsky, M.N. Nicanorova, M.S. Khrabrova, O.V. Anisimova, U.M. Stepanenco

THE INVESTIGATION OF OZONOLISIS OF SOLUTED ORGANIC SUBSTANCES IN WORKED OUT DIALYSIS SOLUTION

1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской Академии наук, 2 Научно-исследовательский институт Нефрологии Санкт-Петербургского Государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова, Россия

РЕФЕРАТ

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Разработка метода оценки эффективности гемодиализа без определения концентрации азотсодержащих метаболитов в крови пациентов. ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ. Обследовали 16 пациентов, получавших стандартный бикарбонатный диализ на аппаратах Bellco Formula 2000, Hospal Integra, Fresenius 4008 B в течение 3,5 - 4,5 часов. Фиксировались такие показатели, как артериальное давление, вес, коэффициент ультрафильтрации, концентрация кре-атинина, мочевины, калия, кальция, натрия и фосфата крови, степень снижения мочевины, эффективность гемодиализа, которую оценивали по величине Kt/V. Методом озонохемилюминесценции на приборе OSM-2 определяли содержание органических веществ в пробах отработанного диализирующего раствора в ходе сессии. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получены кривые озонолиза для всех проб отработанного диализата. Рассчитаны коэффициенты корреляции интенсивности озонохемилюминесценции отработанного диализата и биохимических показателей крови пациентов. Показано, что ранговая корреляция Спирмена между отношениями интенсивностей хемилюминесценции мочевины и креатинина достоверна и достаточно сильна, коэффициент Пирсона также является достаточно значимым, ранговая корреляция Кендалла также достоверна. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование в практике гемодиализа подобного метода потенциально возможно и позволило бы индивидуализировать процедуру.

Ключевые слова: озонохемилюминесценция, эффективность гемодиализа, отработанный диализирующий раствор. ABSTRACT

THE AIM of the study: to develop a method of hemodyalisis evaluation without determination of the concentration of nitrogen-including metabolites in blood samples of patients. PATIENTS AND METHODS. 16 patients, receiving a standard bicarbonate dialysis were evaluated on the Bellco Formula 2000, Hospital Integra, Fresenius 4008 apparatus during 3,5-4,5 hours. Such data as arterial pressure, weight, ultra filtration coefficient, creatinine, uremic acid, potassium, calcium, sodium and phosphate blood concentration, the degree of uremic acid decrease, efficiency of hemodyalisis was recorded and evaluated on the Kt/V basis. By ozonochemoluminiscating method on the OSM-2 apparatus the amount of organic substances in the samples of worked out dialysis solution during the session was determined. RESULTS. The received curves of ozonolisis for all samples of used materials were received. The coefficients of the correlation of the intensiveness of ozonochenoluminiscation of the used dialysis material and biochemical blood values of the patients were counted up. It was shows that Spirman range correlation between the relationship of the intensity of chemoluminisation and uremic acid and creatinine is reliable rather strong, the Pirson coefficient is also rather valuable, the Rendell range correlation is also reliable. CONCLUSION. The use in hemodyalisis practice of such method is potentially possible and individualize the procedure.

Key words: ozonochenoluminiscation, effectiveness of hemodyalisis, used dialysis solution.

ВВЕДЕНИЕ

Поиск адекватных показателей эффективности гемодиализа и разработка методов его мониторинга - одно из важнейших направлений в области

Суглобова Е.Д. 197022, Санкт-Петрбург, ул. Л. Толстого 17, НИИ Нефрологии СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, E-mail: ed.suglobova@mail.ru

развития заместительной терапии при терминальной почечной недостаточности.

Для определения дозы диализа в настоящее время чаще всего используется индекс Даугирда-са [1]. Оценка показателя Ю/У требует определения концентрации мочевины в крови пациента до и после сеанса гемодиализа, которое, хотя и являет-

ся рутинным [2,3], но остается достаточно трудоемким. При этом получаемые результаты далеко не всегда отражают истинное положение вещей, поскольку контроль процесса очищения организма от токсичных веществ в ходе сессии в настоящее время невозможен. Важным вопросом в этой сфере остается создание системы индивидуального мониторинга за эффективностью гемодиализа при каждой процедуре [4-6].

Целью настоящего исследования является разработка «бескровного» экспресс-метода оценки эффективности гемодиализа.

Для решения проблемы контроля процесса гемодиализа предложено использовать метод озоно-хемилюминесценции (ОХЛ), применяемый для исследований растворенного органического вещества природных вод [7-9].

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

В группу исследования вошли 16 пациентов хронического гемодиализа, находящиеся на данном виде заместительной почечной терапии от 6 до 14 лет.

Гемодиализ проводили на аппаратах Bellco Formula 2000, Hospal Integra, Fresenius 4008 B.

Продолжительность сеанса составляла от 3,5 до 4,5 часов, скорость потока крови (230 - 270) мл/ мин, скорость потока диализата 500 мл/мин.

Отбор воздуха

Y

Проточный /

озонатор

Выход озона тг 7 /

Насос / озоновоздушной смеси

Подача озона

ъ-

Слив пробы

Озоно- Фото-

литическии приемник

реактор

Подача пробы

Насос водной пробы

Емкость с дистиллированной водой

—/

Еми с пр :ость обой

Рис.1. Структурная схема системы регистрации озонохемилюминесцентных процессов.

Пробы отработанного диализата отбирали через 3, 10, 30, 60, 120, 180 минут от начала диализа и в конце процедуры.

У всех пациентов определяли вес, артериальное давление (систолическое, диастолическое, среднее), коэффициент ультрафильтрации, концентрацию креатинина, мочевины, калия, кальция, натрия и фосфата крови, а также степень снижения мочевины и эффективность гемодиализа, которую оценивали по величине Kt/V.

Отбор проб производился из сливного крана аппарата «искусственная почка» в течение 20 секунд. Объем пробы составлял 100 мл. Проба не разбавлялась, анализ пробы производился в течение (2-3) часов после отбора. Озонолиз отработанного диализата проводили на анализаторе «OSM-2». Статистическая обработка материала выполнялась с использованием стандартного пакета программ прикладного статистического анализа (SPSS v10.0.7 for Windows) и программы EXCEL.

Анализатор «OSM-2» - новая разработка НИ-ЦЭБ РАН. Он предназначен для непрерывного контроля содержания органических веществ в природных и сточных водах и представляет собой регистратор оптического излучения, возникающего в результате химических реакций озона с содержащимися в исследуемой пробе примесями органической природы. Поскольку интенсивность хеми-люминесценции при постоянстве смешиваемых потоков воды и озоносодержащей смеси пропорциональна концентрации озонируемого органического вещества, прибор позволяет производить количественную оценку общего содержания органических соединений в пробе в режим on-line.

На рис.1 представлена структурная схема системы регистрации озонохемилюми-несцентных процессов в пробе воды, реализуемая в анализаторе «OSM-2».

Для проведения озонохе-милюминесцентного анализа содержания органических веществ в водной среде выполняется следующая процедура [10]:

- из емкости 5 с помощью шлангового насоса 7 прокачивается дистиллированная вода

11

Высоковольтный стабилизатор

10

Самопишущий потенциометр

Интерфейс /

Компьютер

/

/

через проточную ячейку озонолитического реактора 3;

- в емкость 5 заливается проба (до 100 см3) и подается насосом 7 с объемной подачей 50 см3/ мин в проточную ячейку озонолитического реактора 3. В эту же ячейку шланговым насосом 2 с объемной подачей 100 см3/мин подается озоновоз-душная смесь из проточного озонатора 1. При смешении потоков жидкой пробы с потоком озоновоз-душной смеси в ячейке 3 возникает хемилюминес-ценция, интенсивность которой измеряется фотоэлектронным умножителем. Пропорциональный интенсивности света электрический сигнал фотоприемника 4 зависит от содержания окисляемых озоном органических соединений в пробе воды и регистрируется через интерфейс 9 компьютером 8 или самопишущим потенциометром 10.

При измерении «в потоке» (on line) шланговый насос 7 подает пробу в ячейку 3 не из емкости 5, а из контролируемого объекта.

При исследовании проб отработанного диали-зирующего раствора мы работали в режиме дожигания «Burning down^^r режим предназначен для получения информации о качестве воды в отдельных отобранных для анализа пробах. В режиме Burning down анализируется сигнал фототока при обработке озоном малого объема пробы, оказавшегося в камере смешения в результате остановки насоса. В процессе окисления содержащихся в воде органических примесей (дожигания) сигнал фототока сначала резко, а затем медленнее падает. Прибор вычисляет и запоминает значение площади под кривой изменения фототока за то время, пока сигнал падает от 100 до 5 % от исходного значения. Площадь под этой кривой пропорциональна суммарному содержанию легкоокисляемых и трудноокисляемых компонентов в пробе, а форма кривой дает возможность оценить их относительное содержание. Собранная информация переносится в компьютер.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведен озонохемилюминесцентный анализ отработанного диализата.

Получены кривые озонолиза, одна из которых приведена на рис. 2. В качестве аналитических параметров были использованы: интенсивность озонохемилюминесценции (1охл), возникающая при обработке пробы озоновоздушной смесью и общая площадь под кривой озонолиза, соответствующие интегральному показателю - суммарному содержанию растворенных органических веществ в пробе.

По полученным результатам значений макси-

C1I2 ,2мВ

mi

la ii

- Ht -1 i a-

O

k О

\ nt

\ и»

с

- + ©

7

— ■4- -4 -4- -1— +- -4- 4 4=.

60 120 t. с

Рис. 2. Кривая озонолиза пробы отработанного диализи-рующего раствора.

14D0 1200 10D0

<

о -М--------,

О 30 ВО 00 120 150 100 21 0 240 время.мин

—гл.м. —■— д.с р -ш.6.и —•—кн.а — к.а.н — з.э.е

—1^тн.в. -^д.к.в. —в .т. в к.д.а. —— р а а .1 ^^р.н.м. ——к.в.с. —t— п.м.п. -р.а.а.7 -к.а.п

Рис. 3. Интенсивность озонохемилюминесценции в течение сеанса гемодиализа.

f\

\

1 С

О 30 ВО 90 120 150 180 210 240

время, мин

г.л.м. —■—д.с.р. —ш.б.и. —к.н.а. —»—к.а.н —^»—з.э.е.

■т.м.в.---Д.К.В.---в.т.в. —♦—к.д.а —о— р. а. а. 1 —±— р.н.м.

■к.в.с. .1. п.м.п. —^р.а.а.7—i—к. а п.

Рис. 4. Общее содержание органического вещества, определенное в пробе при помощи озонолиза в течение сеанса гемодиализа. Фамилия, имя и отчество пациента зашифрованы заглавными буквами.

мальной интенсивности ОХЛ и общей площади под кривыми озонолиза, построены графики зависимостей, представленные на рис. 3 и 4.

Корреляционные взаимосвязи между интенсивностью озонохемилюминесценции отработанного диализата и биохимическими показателями крови пациентов гемодиализа

Интенсивность ОХЛ Отношение биохимических показателей г Пирсон(р) т Кендалл(р) гв Спирмен(р)

Макс. Мочевина до 0,798 0,678 0,815

Мочевина после (0,005) (0,001) (0,000)

Конечная Креатинин до 0,684 0,567 0,760

Креатинин после (0,007) (0,005) (0,002)

ОХЛ - озонохемилюминесценция.

Рассчитаны коэффициенты корреляции интенсивности озонохемилюминесценции отработанного диализата и биохимических показателей крови пациентов гемодиализа, которые представлены в таблице. Для линейной корреляции Пирсона был проведен анализ на нормальность распределения (нормальность установлена во всех случаях). Как видно из таблицы, коэффициент Пирсона является достаточно значимым. Ранговая корреляция Спир-мена показала, что связь между отношениями ин-тенсивностей хемилюминесценции мочевины и креатинина достоверна и достаточно сильна.

Ранговая корреляция Кендалла не так высока, как Пирсона и Спирмена, но также достоверна.

ОБСУЖДЕНИЕ

Впервые в процессе исследования выявлено, что метод озонолитического контроля растворенного органического вещества может быть использован не только для мониторинга окружающей среды, но и в медицинских целях, в частности, для экспресс-контроля эффективности гемодиализа.

Озонолитическая деструкция отработанных диализирующих растворов позволяет провести интегральное количественное определение органических компонентов, диффундирующих через диализную мембрану. Поскольку традиционно при оценке эффективности гемодиализа основным параметром является отношение концентраций мочевины в крови пациента до и после гемодиализа, которое входит также в формулу Даугирдаса, наибольший интерес вызвали именно взаимосвязи между интенсивностью хемилюминесценции и указанным концентрационным показателем. Высокие коэффициенты корреляции, представленные в таблице, подчеркивают возможность оценки эффективности гемодиализа по результатам анализа отработанного диализата без дополнительного забора крови у пациента. Следует отметить, что, кроме

отношения содержания мочевины, достоверность корреляционных взаимоотношений интенсивности хемилюми-несценции обнаружена только для отношения содержания креатинина. В связи с этим особый интерес представляет селективное определение азот- и углеродсодержащих компонентов, дающих интенсивное свечение при озонолизе, однако для подобного аналитического эксперимента требуется дополнительное методическое обеспечение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Потенциальное использование в практике гемодиализа несложных и недорогих аппаратов, подобных «08М-2», позволит индивидуализировать процедуру и учесть влияние на эффективность заместительной терапии многочисленных составляющих: применяемой диеты, лекарственных препаратов, изменения состояния пациента вследствие обострения сопутствующих заболеваний.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Даугирдас ДТ. Руководство по диализу. Триада, Тверь, 2003; 45-54

2. Тиц НУ. Энциклопедия клинических лабораторных тестов. Лабинформ, М., 1997; 277-279; 337-338

3. Карпищенко АИ. Медицинские и лабораторные технологии. Справочник. Интермедика, СПб., 1998, Том 1; 101-105

4. Ледебо И. Ацетатный или бикарбонатный диализ. Веселые картинки. М., 1999; 425

5. Стецюк ЕА. Основы гемодиализа. Гэотар-Мед, М., 2001;320

6. Короткова ОВ. Диализ-контроль - прибор для оптимизации гемодиализа. Медицинская техника 2006; 11-15

7. Воронцов АМ. Обобщенные показатели состояния в системе индексов качества природных сред: проблемы и перспективы. Экологическая химия 2004; 14 (1): 1-10

8. Пацовский АП, Кривцова ГБ, Воронцов АМ. Исследование сонолюминесценции в потоке водной пробы. Сборник трудов НИЦЭБ РАН по результатам Межрегиональной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы экологической безопасности и устойчивого развития регионов» 15-16 ноября 2006 г. НИЦЭБ РАН СПб 2006; 118-125

9. Воронцов АМ, Никанорова МН, Мелентьев КВ. Экспресс-контроль суммарного содержания органических веществ в водной среде методом озонохемилюминесценции. В: Кондратьев СА, ред. Водные объекты Санкт-Петербурга. ФруминГТ, СПб, 2002: 73-79

10. Дэвидсон Дж. Биохимия нуклеиновых кислот. Мир, М., 1976; 412

Поступила в редакцию 27.05.2008 г. Принята в печать 22.10.2008 г.