Автоматическое оборудование для биохимического анализа

Существует несколько типов биохимических анализаторов, принципиально различающихся по применяемым методикам. В зависимости от используемых реагентов различают биохимические анализаторы на жидких реагентах, или «жидкая химия», и использующие «сухую» химию, которые в свою очередь подразделяются на «сухую» стриповую и «сухую» слайдовую. Каждый из этих типов имеет свои особенности, преимущественно касающиеся технических аспектов установленных методик, оценки получаемых результатов, возможных погрешностей под действием различных внешних факторов.

Рис. 2. Принцип трансмиссионной спектроскопии, используемой в «жидкостных» анализаторах.

Анализаторы, основанные на использовании сухих реагентов в качестве «стрипов», малоинтересны для биохимического анализа крови. Их недостатки: высокая погрешность результатов, большое число факторов, способных повлиять на результат, невозможность достойного контроля качества и низкая сопоставимость результатов. Примером могут служить анализаторы для клинического исследования мочи и портативные глюкометры.

Анализаторы, использующие жидкие реагенты, широко распространены в медицине человека и достаточно давно применяются в ветеринарной медицине. Анализаторами этого типа оснащены крупные лаборатории и научно-исследовательские центры. Принцип работы большинства фотометров и биохимических анализаторов «жидкой» химии основан на турбидиметрическом методе (измерение интенсивности света, прошедшего через анализируемую суспензию). Основные погрешности, сопутствующие данному методу (при условии качественной калибровки) могут быть связаны с частичным отражением света от поверхностей кюветы. Статистически доказанная погрешность – уменьшение значений около 9,2 %, что учитывают в методиках [1]. Многоразовое использование кювет и роторов обусловливает погрешность при исследовании минерального состава сыворотки крови (за счет примесей воды). К увеличению значений плотности исследуемого раствора (сыворотки, мочи) приводят и различные примеси органического и неорганического происхождения (разрушенные клетки, белки, жиры, частицы шерсти и пыли), которые уменьшают интенсивность регистрируемого фотодиодом проходящего света, а при пересчете увеличивают значение определяемого параметра (рис. 2).

Анализаторы «сухой» химии получают все большее распространение и в медицине и в ветеринарии, что обусловлено изобретением и внедрением слайдовой технологии, позволяющей минимизировать артефакты (хилез, остатки разрушенных клеток, загрязнение пробы микрочастицам пыли и т. д.). Слайдовая технология биохимического анализа сыворотки крови незаменима в условиях небольших клиник и ветеринарных кабинетов, при возникновении экстренных состояний, когда нет возможности или времени доставить пробы в лабораторию, а результаты нужны срочно.

Рис. 3. Принцип рефлектометрической (отражательной) спектроскопии стриповой (а) и слайдовой (б) технологий.

Принцип слайдовой технологии основан на измерении и оценке отраженного (а не проходящего, как в «жидкостных» анализаторах) света. Технология слайда предусматривает несколько слоев, через которые проходит исследуемый образец. После распределения образца на первом слое, на втором происходит фильтрация крупномолекулярных соединений. Таким образом, на реакционный слой попадают только компоненты с малой молекулярной массой. Третий слой – индикационный (реакционный), где происходит реакция и с которого считываются данные по изменению окраски и оптической плотности, исключая, таким образом, воздействие многих артефактов (рис. 3, 4). Измеренная оптическая плотность преобразуется в значение концентрации на основе калибровочной кривой, имеющейся в памяти анализатора.

Рис. 4. Расположение слоев слайда.

Для практикующего ветеринарного врача могут быть интересны некоторые принципиальные отличия анализаторов, использующих для исследований «сухую» и «жидкую» химию (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительные параметры анализаторов «сухой» и «жидкой» химии.

Анализаторы на «жидкой» химии	Анализаторы на «сухой» химии
Обладают достаточной точностью при соблюдении строгого внутри- и межлабораторного контроля качества	Обладают высокой точностью за счет заводской калибровки и подготовки реагентов, исключающей «человеческий фактор»
Широкая доступность калибровочных и контрольных материалов	Более широкие пределы линейности* измерения, нежели в жидкостных анализаторах
Лабильность в хранении реагентов	Строгие ограничения в хранении реагентов
Низкая стоимость реагентов (себестоимость анализа)	Высокая стоимость расходных материалов (себестоимость анализа)
При значениях, превышающих линейность метода*, погрешность исследования возрастает за счет ручного разведения образца
При многоразовом использовании кювет и роторов может увеличиться погрешность измерения минерального состава сыворотки крови за счет примесей воды	Технология «слайда» позволяет исключить погрешности измерения оптической плотности, связанные с загрязнением пробы посторонними крупномолекулярными частицами и жировыми каплями
Невозможно исключить артефициальное изменение параметров исследования при гемолизе и гипербилирубинемии
Можно исследовать любые прозрачные и полупрозрачные среды (сыворотка крови, плазма, моча, выпотные жидкости)	Можно исследовать сыворотку крови, мочу, цельную кровь
* Линейность метода — интервалы значений показателя, при которых производитель реагентов гарантирует достоверный результат. Ряд биохимических показателей имеет значительные различия линейности в зависимости от установленных на анализаторе методик. Так, линейность метода подсчета концентрации глюкозы Human до 22,9 ммоль/л, Idexx до 38,1 ммоль/л; ЩФ Human до 700 U/L, Idexx до 2000 U/L.

Если врач получает результат, выходящий за пределы линейности установленной методики, надо иметь в виду, что при подсчете данного показателя сыворотка была разведена и, следовательно, погрешность измерения увеличилась.

Мы постарались осветить некоторые аспекты биохимического анализа крови, способные влиять на получаемый результат. Для контроля результатов некорректно дублировать анализ в другой лаборатории, особенно спустя несколько дней, т. к. там могут быть принципиально другие оборудование и установленные методики. В качестве рекомендации хочется напомнить, что уточнить «непонятные» можно с помощью дифференциальных (дополнительных) тестов или процедур (пример: при превышающей физиологические норму глюкозе рекомендуют исследовать фруктозамин или гликерированный гемоглобин; при повышении почечных показателей – функциональные тесты почечной фильтрации: фракционной экскреции электролитов, скорости клубочковой фильтрации и прочее).

Приложение. Коэффициенты пересчета единиц.

Показатели	Коэффициент пересчета в единицы СИ	Единицы СИ
Глюкоза	mg/dl х 0,0555	mmol/L
Мочевина	mg/dl х 0,166	mmol/L
Креатинин	mg/dl х 88,4	µmol/L
Общ.билирубин	mg/dl х17,2	µmol/L
Прямой билирубин	mg/dl х 17.2	µmol/L
Мочевая к-та	mg/dl х59,3	µmol/L
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)	U/L	U/L
Аспартатаминотрансфераза (АСТ)	U/L	U/L
Аланинаминотрансфераза (АЛТ)	U/L	U/L
α-Амилаза	U/L	U/L
Липаза	U/L	U/L
Креатинфосфокиназа (КФК)	U/L	U/L
Сорбидолдегидрогеназа (СДГ)	U/L	U/L
Гамма-глютамилтрансфераза (ГГТ)	U/L	U/L
Щелочная фосфатаза	U/L	U/L
Общий белок	g/dl х 10	g/l
Альбумин	g/dl х 10	g/l
Глобулин	g/dl х 10	g/l
Фибриноген	g/dl х 10	g/l
Холестерин	mg/dl х0,026	mmol/L
Триглицериды	mg/dl х 0,0114	mmol/L
Кальций	mg/dl х 0,25	mmol/L
Фосфор	mg/dl х 0,32	mmol/L
Магний	mg/dl х 0,412	mmol/L
Железо	vg/dl х 0,179	µmol/L
Калий	mmol/L	mmol/L
Натрий	mmol/L	mmol/L
Хлор	mg/dl х 0,282	mmol/L

Библиография

1. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике, 3-е изд., Москва, изд. «МЕДпресс-информ», 2009, 196с.
2. Меньшиков В.В. Критерии оценки методик и результатов клинических лабораторных исследований, справочное пособие: - Москва, изд. Лабора, 2011. – 328с.
3. Словарь-справочник. — Москва, Издательство стандартов, 1990, ISBN 5-7050-0118-5
4. Butterwick RF, McConnell M, et al. Influence of age and sex on plasma lipid and lipoprotein concentrations and associated enzyme activities in cats. Am J Vet Res 62:331-336, 2001.
5. Center SA, Randolph JF, et al. Effect of colostrum ingestion on gamma-glutamyltransferase and alkaline phosphatase activities in neonatal pups. Am J Vet Res 52:499-504, 1991.
6. Concordet D, Vergez F, Trumel C, et al. A multicentric retrospective study of serum/plasma urea and creatinine concentrations in dogs using univariate and multivariate decision ruled to evaluate diagnostic efficacy. Vet Clin Pathol. 2008; 37:96–103.
7. Dunlop MM, Sanchez-Vazquez MJ, Freeman KP, Gibson G, Sacchini F, Lewis F. Determination of serum biochemistry reference intervals in a large sample of adult greyhounds. J Small Anim Pract.
8. Gunn-Moore DA, Dodkin SJ, Sparkes AH. An unexpectedly high prevalence of azotemia in Birman cats (letter). J Feline Med Surg 2002;4:165–166.
9. Driscoll CA, Menotti-Raymond M, Roca AL, et al. The Near Eastern origin of cat domestication. Science 2007;27:519–523.
10. Fettman MJ and Allen TA. Developmental aspects of fluid and electrolyte metabolism and renal function in neonates. Comp Contin Ed Pract Vet 13:392-403, 1991.
11. Jubb KVF. The Pancreas. In: Jubb KVF, Kennedy PC, Palmer N, eds. Pathology of Domestic Animals. 1st ed. San Diego, CA: Academic Press Inc.; 1993:407–424.
12. Harper EJ, Hackett RM, Wilkinson J, et al. Age-related variations in hematologic and plasma biochemical test results in Beagles and Labrador Retrievers. J Am Vet Med Assoc 2003;223.
13. Hoskins JD. Veterinary Pediatrics. Dogs and Cats from Birth to Six Months (3rd ed.), WB Saunders Company, Philadelphia, 2001.
14. Lederer R, Rand JS, Jonsson NN, et al. Frequency of diabetes mellitus and breed predisposition in domestic cats in Australia. Vet J 2009;179:254–258.
15. Lipinski MJ, Froenicke L, Baysac KC, et al. The ascent of cat breeds: Genetic evaluations of breed and worldwide randombreed populations. Genomics 2008;91:12–21.
16. Lowseth LA, Gillett NA, Gerlach RF, Muggenburg BA. The effects of aging on hematology and serum chemistry values in the beagle dog. Vet Clin Pathol. 1990;19:13–19.
17. McCann TM, Simpson KE, Shaw DJ, et al. Feline diabetes mellitus in the UK: The prevalence within an insured cat population and a questionnaire-based putative risk factor analysis. J Feline Med Surg 2007;9:288–299.
18. Nestor DD, Holan KM, Johnson CA, SchallW, Kaneene JB. Serum alkaline phosphatase activity in Scottish
19. Terriers versus dogs of other breeds. J Am Vet Med Assoc.,
20. Pesteanu-Somogyi LD, Radzai C, Pressier BM. Prevalence of feline infectious peritonitis in specific cat breeds. J Feline Med Surg 2006;8:1–5.
21. Whincup PH, Gilq JA, Owen CG, et al. British South Asians aged 13–16 years have higher fasting glucose and insulin levels than Europeans. Diabet Med 2005;22:1275–1277.
22. Reusch C, Hoerauf A, Lechner J, et al. A new familial glomerulonephropathy in Bernese mountain dogs. Vet Rec. 1994;134:411–415.
23. Zandvliet MMJM and Rothuizen J. Transient hyperammonemia due to urea cycle enzyme deficiency in Irish wolfhounds. J Vet Intern Med 21:215-218, 2007.
24. Zimmerman K, Panciera D, Panciera R. Hyperalkaline phosphatemia in Scottish Terriers caused by atypical adrenal cortical disease [abstract]. Vet Clin Pathol.
2007;36:312.