CC BY
13УДК 61
Кулюгина Н.А.
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Симакова А.Э.
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ АЛКОГОЛЯ В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ, КРОВИ, СЛЮНЕ И МОЧЕ ДЛЯ СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКИХ ЦЕЛЕЙ
Аннотация: данное исследование было проведено с целью лучшего понимания особенностей метаболизма/распределения алкоголя по организму человека. Ожидается, что полученные таким образом данные будут полезны для интерпретации результатов тестирования на содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе. Была проведена серия перекрестных анализов 84 здоровых людей в возрасте от 20 лет до 61 года (56 мужчин и 28 женщин). Коэффициенты пересчета, рассчитанные для крови, дыхания, слюны и мочи, составили 2057 ± 364, 2137 ± 698 и 3364 ± 1070 соответственно. Показатели клиренса, полученные для спиртов из дыхания, (цельной) крови, сыворотки крови, слюны и мочи, составили 0,052 ± 0,021 мг/л/ч, (0,010 ± 0,005) %/ч, (0,011 ± 0,0047) %/ч, (0,013 ± 0,013) %/ч и (0,012 ± 0,008) %/ч соответственно. [% (масс./об.) = г/дл] Показатели выведения алкоголя из дыхания и крови (цельной крови и сыворотки) в значительной степени зависели от пола, причем у женщин они были выше. Существенной корреляции между уровнем выведения алкоголя из организма и возрастом обнаружено не было.
Ключевые слова: судебно-медицинская экспертиза, проверка на алкоголь в выдыхаемом воздухе на дороге, вождение в нетрезвом виде, анализ алкоголя, газовая хроматография в открытом пространстве (HSGC), ферментативный анализ, алкоголь в крови, алкоголь в сыворотке, алкоголь в слюне, алкоголь в моче, алкоголь в крови.
Анализ содержания алкоголя на выдохе был разработан как альтернативный способ для более инвазивных методов тестирования человека на количественное определение содержания алкоголя в теле. При дыхательном способе анализа метод взятия пробы является очень простым по сравнению с взятием пробы крови или мочи [3, с. 18]. Также важным преимуществом является то, что при дыхательном анализе результат исследования получается в течение нескольких секунд, и не менее важно, что точность при этом является достаточно высокой для практического применения, рассмотрим почему.
Алкоголь поступает в кровь без изменений в составе. В отличие от множества разнообразных продуктов, алкоголь не требует переваривания в организме человека. Около 80% потреблённого человеком алкоголя (этанола) напрямую поступает в кровь из тонкого кишечника. Остальные 20% впитываются напрямую через рот, горло и стенки желудка. Наиболее существенное влияние на то, как усваивается алкоголь оказывает количество еды, с которым алкоголь употреблялся или которое было принято до употребления спиртного. Большое количество пищи в желудке замедляет поступление алкоголя в кровь. Наоборот, если в желудке нет пищи, скорость всасывания алкоголя в кровь значительно выше. Полное поглощение одного алкогольного напитка, выпитого за раз составляет около 50 минут после употребления.
Алкоголь распространяется по телу с кровью. После усвоения алкоголь разносится по организму кровью. Кровь перемещает молекулы алкоголя в печень, правую часть сердца, в лёгкие, затем в левый отдел сердца, после круговорота по органам, включая мозг. Концентрация алкоголя в крови прямо пропорциональна количеству воды в теле отдельного человека. Это означает, что концентрация алкоголя в крови зависит от веса тела [7, с. 9]. Как главное правило, чем тяжелее вес человека, тем больший объём алкоголя необходимо употребить, чтобы была достигнута определённое значение концентрация алкоголя в крови. Алкоголь выводится из организма тремя методами:
метаболизм (разрушение), выделение, испарение. Объём того или иного способа различен у всех людей. Как правило, 80% алкоголя удаляется при. После чего эти компоненты усваиваются в организме. Спорное мнение, что кофе может отрезвить кого-либо, не может быть доказано. Только время удаляет алкоголь из организма. К примеру, нужен 1 час, чтобы удалить из тела выпитое пиво (12 унций), бокал вина или стопку ликёра.
Алкоголь смешивается с воздухом и выдыхается. Часть потреблённого алкоголя испаряется в выдыхаемый воздух и удаляется из тела с каждых выдохом [9, с. 21]. Алкоголь выделяется из тела таким же образом, как удаляется оксид углерода при дыхательном процессе. Из кровяных капилляров в альвеолах из крови испаряется часть молекул этанола и попадает в выдыхаемый воздух.
Согласно с законом Генри (рис. 1.) концентрация определённого вещества на воздухе над жидкостью, в которой это вещество содержится, пропорциональна концентрации этого вещества в жидкости. Применяя этот закон получается, что концентрация алкоголя в объёме воздуха выдоха человека пропорциональна концентрации алкоголя в крови человека.
Тест крови = тест содержимого выдоха.
Соотношение крови к выдоху равняется 2100:1, что позволяет точно рассчитывать концентрацию алкоголя в крови определением его концентрации в объёме выдыхаемого воздуха (при глубоком выдохе). Это означает, что 2,100
Рис. 1. Закон Генри
милилитров воздуха при глубоком выдохе содержит то же количество алкоголя, что 1 милилитр крови [2, с. 64]. Следовательно, Концентрация алкоголя в выдохе (Breath Alcohol Concentration (BrAC)) также точно характеризует степень опьянения человека как и концентрация алкоголя в крови (Blood Alcohol Concentration (BAC)). Дыхательный анализатор алкоголя отображает концентрацию алкоголя как соотношение веса к объёму. Также приборы позволяют расчетным методом определить вес алкоголя в граммах на каждые 210 литров выдоха тестируемого человека.
При проведении эксперимента было задействовано в общей сложности 84 добровольца, не употребляющих алкоголь. Их разделили на три группы по возрасту: группа 20 — 30 лет, включала 18 мужчин и 8 женщин; группа 31-40 лет, включала 22 мужчины и 7 женщин; группа 41-61 год, включала 16 мужчин и 13 женщин. Всем испытуемым не разрешалось употреблять алкогольсодержащие продукты питания или напитки в течение 30 часов после взятия пробы, но разрешалось завтракать и обедать до взятия пробы.
Экспериментальные дозы алкоголя составляли 1,00 г/кг для мужчин и 0,80 г/кг для женщин; каждая доза принималась сразу после обеда и заканчивалась через 30 минут [1, с. 84]. На алкагольное опьянение каждого испытуемого также указывали тесты серийных концентрических кругов; то есть за час и 4 часа до и после выпивки, испытуемый тестировался в течении 15 секунд на количество ошибок при рисовании окружности от руки, между еще двумя стандартными концентрическими окружностями (4,3 и 4,5 см соответственно в радиусе).
Были собраны и проанализированы пять типов образцов для определения профиля метаболизма и распределения алкоголя.
Выдох изо рта: соответствующее количество алкоголя в выдыхаемом воздухе вводили непосредственно в портативный электрохимический анализатор алкоголя в выдыхаемом воздухе через 30 минут, 45 минут, 1 час, 2 часа, 3 и 4 часа соответственно после употребления алкоголя. Отбор проб и
анализ проводились одновременно в течение 20 — 30 сек до окончания звука анализатора.
Кровь и сыворотка: 10 мл крови из локтевой вены забирали через 30 минут, 45 минут, 1 час, 2 часа, 3 и 4 часа соответственно после выпивки. 5 мл из 10 мл использовали для анализа цельной крови на алкоголь, а остальные 5 мл подвергали центрифугированию при скорости 3000 оборотов в минуту в течение 5 минут, после чего сыворотку для анализа на алкоголь отделяли от клеток крови; все образцы цельной крови и сыворотки анализировали не позднее 3 -х часов после забора крови и хранили при температуре от 0—4°С до анализа.
Слюна: 3 мл собирали с нижней части языка и через 30 минут, 45 минут, 1 час, 2 часа, 3 и 4 часа соответственно после выпивки с помощью полоски фильтровальной бумаги (8 на 2 см), предварительно смоченной в 0,05 N соляной кислотой с последующей сушкой на воздухе.
Моча: 10 мл собирали через 30 минут, 45 минут, 1 час, 2 часа, 3 и 4 часа соответственно после выпивки.
Общее среднее отношение (коэффициент пересчета), рассчитанное для алкоголя в сыворотке к BrAC в этом исследовании, составило 2450,180 ± 269,648, а для (цельной крови) BAC к BrAC было 2057,050 ± 364,240.
Причина того, что отношение больше единицы, заключается в том, что гидрофильный спирт имеет большее распределение в более насыщенной водой сыворотке.
Корреляция и коэффициент пересчета между концентрациями алкоголя в крови и слюне. Общее среднее отношение (коэффициент пересчета) содержания алкоголя в слюне к BAC (в цельной крови) составило 0,885, что значительно меньше, чем 1,077. Несоответствие снова было связано с разными протоколами анализа, которые по своей природе могли давать разные систематические ошибки и/или страдать от разных матричных эффектов.
Сравнение концентрации алкоголя в моче; как упоминалось выше наибольшая концентрация алкоголя в моче приходится на более позднюю
стадию экскреции, тогда как на более раннюю стадию абсорбции. Их непараллельные вариации вызывают огромную неопределенность отношения. Кроме того, гидрофильный спирт должен иметь большее распределение в более насыщенной водой моче [9, с. 101]. Наши данные показали, что в нашем экспериментальном временном интервале, чем позднее окно обнаружения, тем больше отношение. Из-за приписывания стадии экскреции и неопределенности различных личностей в отношении сбора образцов алкоголь в моче вряд ли является хорошим индикатором опьянения.
Корреляция и коэффициент пересчета между концентрациями алкоголя в выдыхаемом воздухе и слюне и моче; общий средний (в цельной крови) BAC в качестве знаменателя, полученный в этом исследовании 1,497; колебания содержания алкоголя в моче и содержания алкоголя в крови (через 0,5-1 час после употребления), увеличивается со временем после употребления алкаголя. (Рассчитанный общий средний коэффициент (коэффициент пересчета) составил 2137,999, при этом стандартное отклонение составило 698,788. Несколько большое стандартное отклонение было связано с относительно сложной упаковкой, хранением и составом образцов слюны.
Сравнение концентрации алкоголя в выдыхаемом воздухе и моче.
Несмотря на то, что алкоголь в моче и BrAC достигают своего пика через 2 часа и 1 час соответственно, расчетное среднее валовое соотношение составило 3364,660, при этом стандартное отклонение составило 1070,086. Большая разница в значениях во многом связана с различиями в количестве и частоте мочеиспускания, а также в уровне метаболизма у разных людей.
Термин «метаболическая скорость» можно точно определить как «скорость выведения» или «скорость элиминации» [9, с. 25]. Соответствующие показатели клиренса алкоголя, рассчитанные для различных возрастных и гендерных групп испытуемых, а также соответствующие валовые средние показатели клиренса, рассчитанные для пяти распределенных алкогольных напитков.
Поверхностный анализ этих данных показал, что женский пол быстрее мужского во всех пяти показателях очищается от алкоголя, а дополнительный временной критерий подтвердил, что этот вид гендерной зависимости статистически значим для дыхания = 2,507 > ^.0,05, 82 = 1,664), сыворотка 0,05 = 1,83>0,05, 82= 1,664) и (цельная) кровь ^ = 1,728>0,05, 82= 1,664) показатели клиренса от алкоголя. Женские половые гормоны ответственны за ускорение метаболизма алкоголя в печени и усиление алкогольной активности в крови. Показатели клиренса алкоголя в слюне и моче не показали статистически значимой зависимости от пола, вероятно, потому, что слюна и моча по существу не являются хорошими маркерами скорости клиренса, поскольку слюна может зависеть от неопределенных матричных эффектов во время ее сбора и анализа, а также на это влияет и то, что моча является самым низким критерием клиренса алкоголя. Уровень алкоголя в значительной степени соответствовал частоте и количеству мочеиспускания. С другой стороны, не наблюдалось значимой корреляции между возрастом и любым из пяти уровней клиренса алкоголя.
Большинство настоящих результатов (например, коэффициенты пересчета и скорость выведения алкоголя), связанных со слюной и /или мочой, необходимо принимать консервативно, поскольку слюна и моча, по существу, не являются хорошими маркерами уровня алкоголя. Слюна может страдать от неопределенных матричных эффектов во время ее сбора и анализа. Моча имеет самый низкий уровень клиренса от алкоголя, так как значение зависит на частоты и количества мочеиспускания.
В то время как вышеизложенные результаты и обсуждение исключают выбор использования слюны и мочи в качестве образцов для рутинного тестирования на алкоголь, простой, быстрый и экономичный тест на содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе оказывается единственным выбором для использования на дорогах, несмотря на его относительно неточную оценку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гамалея Н.Б., Неверова M.C., Шимановская Л.С. Новые биологические маркёры - ацетальдегидаддукты и антитела к ним - в иммуноферментной диагностике хронической алкогольной интоксикации. // Вопросы наркологии, -1995. - С.82-88.
2. Огурцов П.П., Жиров И.В. Неотложная алкогольная патология. - СПб., 2002, 118 с.
3. Мазурчик H.B., Тарасова О.И. Влияние острой алкогольной интоксикации на некоторые биохимические показатели при различных генотипах алкогольдегидрогеназы 2 (АДГ2): предварительные данные // Гепатология сегодня. - Москва 2006. - № 3. - С. 18
4. Нужный В.П., Огурцов П.П. Механизмы развития, клинические формы и терапия соматической патологии при хронической алкогольной интоксикации. В кн. Руководство по наркологии. Под ред. Н.Н. Иванца. - Москва: Медпрактика-М, 2002. - С. 83-119.
5. Чернобровкина T.B. Энзимопатии при алкоголизме. - Киев, 1992, 312 с.
6. Успенский А.Е. Объективные методы выявления употребления алкоголя. //Перспективный аналитический обзор.- Москва. 1998. 95 с.
7. Bean P. Carbohydrate-deficient transferrin: what have we learned in the last decade? American Clinical Laboratory, 2001, May 8-10.
8. La Grange L., Anton R., Garcia S., Herrbold C. Carbohydrate-deficient transferrin levels in a female population. Alcohol Clin. Exp. Res., 1995, 19 (1), 100103.
9. Rosman A., Lieber Ch. Biochemical markers of alcohol consumption. Alcohol Health & Research World, 1990. - 76 p.
10. Sharpe P., McBride R., Archbold G. Biochemical markers of alcohol abuse. Quart. J. Med., 1996, 89, 137-144.
Kulyugina N.A.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Simakova A.E.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
ANALYSIS OF ALCOHOL CONTENT IN EXHALED AIR, BLOOD, SALIVA & URINE FOR FORENSIC PURPOSES
Abstract: this study was conducted in order to better understand the peculiarities of alcohol metabolism/distribution in the human body. It is expected that the data obtained in this way will be useful for interpreting the results of testing for alcohol content in exhaled air. A series of cross-analyses of 84 healthy people aged 20 to 61 years (56 men and 28 women) was carried out. The conversion coefficients calculated for blood, respiration, saliva and urine were 2057 ± 364, 2137 ± 698 and 3364 ± 1070, respectively. The clearance values obtained for alcohols from respiration, (whole) blood, serum, saliva and urine were 0.052 ± 0.021 mg/l/h, (0.010 ± 0.005)%/h, (0.011 ± 0.0047)%/h, (0.013 ± 0.013) %/h and (0.012 ± 0.008) %/h, respectively. [% (mass/vol.) = g/dl] Indicators of alcohol excretion from respiration and blood (whole blood and serum) largely depended on gender, and in women they were higher. There was no significant correlation between the level of alcohol excretion from the body and age.
Keywords: forensic medical examination, testing for alcohol in exhaled air on the road, drunk driving, alcohol analysis, gas chromatography in open space (HSGC), enzymatic analysis, alcohol in blood, alcohol in serum, alcohol in saliva, alcohol in urine, alcohol in blood.
