Методы токсикологического скрининга (анализа) и их эффективность
Использовать токсикологический анализ без понимания его ограничений опасно. Токсикологический скрининг характеризуется хорошей специфичностью. Специфичность пропорциональна процентной доле пациентов, в организме которых токсичные вещества присутствуют, но результат анализа отрицательный (хорошая специфичность означает, что тест дает мало ложноположительных результатов).
Однако чувствительность его низка, поскольку многие случаи присутствия токсичных веществ не выявляются. Чувствительность — это доля больных с данным токсином, для которых получен положительный результат (если она высока, ложноотрицительных результатов мало).
Диагностическая ценность отрицательного результата (т. е. доля истинно отрицательных результатов среди всех отрицательных) составляет около 40 %. Для повышения чувствительности и диагностической ценности скрининга необходимы совершенствование аналитических методов, тесное взаимодействие между врачами и лабораториями, правильное взятие проб и понимание ограничений и ценности конкретных тестов.
Ограничения методов токсикологического скрининга
Для скрининга токсинов токсикологические лаборатории применяют несколько методов, поскольку единственного точного и недорогого метода для выявления всех токсинов не существует. Эти методы различаются по стоимости, точности, сложности, скорости и специфичности. Надежность отдельного теста зависит от опыта аналитика, оборудования, метода и числа обрабатываемых заказов.
Трудности возникают в связи с изменениями биологических жидкостей при их хранении, переносом веществ из пробирки в пробирку и стандартами, используемыми при анализе.
Порча колонок для газожидкостной хроматографии приводит к появлению неизвестных остатков, а ионизация газов чревата расщеплением химикатов. Кроме того, лабильные метаболиты подвергаются химическим изменениям, зависящим от используемой аналитической методики. Таким образом, для правильного использования лаборатории необходимо знакомство с ее специфическими потребностями, процессами и ограничениями. Для интерпретации результатов токсикологического скрининга важно знать ответы на следующие вопросы.
1. Какой метод используется для каждой категории веществ и какова его специфичность?
2. Какие вещества выявляются при токсикологическом скрининге и какие его варианты доступны (например, специально для агентов, вызывающих кому, эпилептические припадки; психоактивных средств)?
3. Какая информация необходима в запросе?
4. Какие образцы лучше всего подходят для конкретного анализа?
5. Какие тесты дают количественные и качественные результаты и насколько быстро?
Сравнение аналитических методов токсикологического скрининга
Чаще всего используемая в качестве аналитического метода хроматография основана на разделении веществ при прохождении потока жидкости или газа через твердую (стационарную) фазу, содержащую неизвестный агент. Иммуноанализ (иммуноферментный, радиоиммуноанализ) чувствителен, но менее специфичен, чем хроматография или масс-спектрометрия.
Тонкослойная хроматография
Тонкослойная хроматография (ТСХ) — это простой и недорогой метод качественного скрининга, не дающий количественных результатов. Разделение фракций основано на различной абсорбции веществ при прохождении растворителя через стационарный сорбент (обычно кремниевую кислоту или оксид алюминия). Каждому веществу соответствуют характерное расстояние миграции после нанесения образца на исходную линию и применения соответствующего растворителя. Анализ занимает 2 ч, а его результаты должны интерпретироваться опытным персоналом.
В продаже имеются системы ТСХ для токсикологического скрининга, которые требуют меньше профессиональной подготовки, чем необходима для стандартной ТСХ.
Ультрафиолетовая спектрофотометрия
Ультрафиолетовая спектрофотометрия (УФС) — это простой, экономичный количественный метод, позволяющий выявить токсические уровни ацетаминофена и салицилата в крови, а также повышенный уровень фенотиазина в моче.
Однако точность результата сильно снижается при потреблении нескольких веществ, что в настоящее время ограничивает применимость данного анализа.
Газожидкостная хроматография
Газожидкостная хроматография (ГЖХ) — очень точный и специфичный метод, но требующий довольно много времени. Жидкий или растворенный образец впрыскивают в колонку, он переводится в пар нагреванием. Поток инертных газов пофракционно изгоняет образец из колонки, и появление на выходе различных фракций регистрируется химическими детекторами.
Сравнение времени удержания и площади пиков с известными стандартами позволяет идентифицировать вещества и определить их количества. Этим методом эффективно определяется уровень в крови летучих жидкостей (метанола, этанола, этиленгликоля).
Жидкостная хроматография высокого давления (разрешения)
Жидкостная хроматография высокого разрешения (ЖХВР) по скорости, специфичности и стоимости сходна с газожидкостной хроматографией, но позволяет определить не только летучие вещества. Высокое давление (7000—42 000 кПа) облегчает движение образца через колонку, что способствует разделению сложных соединений, включая конъюгированные метаболиты.
Радиоиммуноанализ
Радиоиммуноанализ самый медленный и дорогой метод, но зато очень точный. Смешивание известных количеств специфичного к веществу антитела с этим же веществом, несущим радиоактивную метку, позволяет анализировать осадок с помощью счетчиков гамма-квантов. Уровень излучения обратно пропорционален количеству выявляемого вещества. Этот тест прекрасно подходит для определения крайне низких концентраций, например каннабинолов, ЛСД, дигоксина, параквата.
Иммуноферментный анализ
Быстрый, дорогой и простой метод, обеспечивающий среднюю точность и специфичность результатов, иммуноферментный анализ (ИФА), основан на том, что количество присутствующего в образце вещества пропорционально степени ингибирования реакции фермента с субстратом. Известное количество искомого вещества метят, химически присоединяя к ферменту.
Специфичные к веществу антитела, добавляемые к образцу, связывают этот комплекс, снижая тем самым его ферментативную активность. Свободное вещество в составе образца конкурирует с тем, что помечено ферментом, а это ограничивает вызываемую антителом инактивацию последнего.
Ферментативная активность, коррелирующая с концентрацией вещества в образце, измеряется по изменению поглощения, происходящему при каталитическом действии фермента на субстрат. ИФА предпочтительнее радиоиммунологического метода в неотложных ситуациях благодаря своей простоте и быстроте получения данных о концентрации токсичного агента.
При его использовании не нужна сложная стадия разделения, обязательная для последнего метода. В мелких лабораториях применяется система st (single test) с компактным спектрофотометром, а в крупных больницах — система dan (drugs of abuse), предназначенная специально для случаев токсикомании. Отрицательный результат, впрочем, не исключает присутствия очень малых количеств искомого агента.
Перекрестные реакции с антителами, способные привести к ложноположительному результату, дают следующие вещества:
Самая распространенная причина ложноположительного результата — перекрестная реакция антитела с веществом, которое по структуре сходно с искомым агентом, например с компонентами макового семени, включающими опийные алкалоиды, что дает положительный результат скрининга на опиаты.
Хорошо известна также способность противозастойных капель для носа, в частности эфедрина и фенилпропаноламина, показывать при скрининге мочи положительную реакцию на амфетамины. К такому ложноположительному результату может привести перекрестная реакция антител с L-эфедрином и фенметразином.
Причины ложноотрицательных результатов анализа можно разделить на три категории: технологические недостатки, токсикокинетические свойства и предумышленная порча или подмена образца.
Технологические недостатки:
— метод не рассчитан на данное вещество,
— вещество структурно не соответствует прототипу данного класса соединений, например фентанилу,
— низкое качество лабораторной работы.
Токсикокинетические свойства:
— большой объем распределения,
— короткое время полувыведения.
Предумышленная порча или подмена образца:
— предъявление "чистой" мочи другого человека,
— предъявление не мочи, а другой жидкости,
— питье большого количества жидкости,
— прием диуретиков,
— добавка в мочу отбеливателя, едкого агента, "чая" из желтокорня, лимонного сока, соли, мыла или уксуса.
Атомно-абсорбционная спектрофотометрия
Атомно-абсорбционная спектрофотометрия — это обычный метод выявления неорганических агентов (например, свинца, ртути, таллия, кадмия), плохо подходящий для токсикологического скрининга, поэтому большинство его вариантов тяжелых металлов не выявляют.
Плазменная атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивным сопряжением (ПАЭС-ИС) — новый метод, позволяющий проводить одновременный анализ нескольких элементов и полезный в промышленности. Он определяет содержание в одной пробе 17 элементов: алюминия, бария, кадмия, хрома, меди, железа, лантана, свинца, марганца, молибдена, никеля, платины, серебра, стронция, олова, титана и цинка.
Газовая хроматография — масс-спектрометрия
Вероятно, лучшим методом, определяющим присутствие в пробе определенного вещества, является газовая хроматография с масс-спектрометрией (ГХ-МС), однако высокие капитальные и эксплуатационные издержки ограничивают применение его эталонными центрами.
К веществам, знание уровня которых в крови может быть полезным для лечения отравлений, относятся ацетаминофен, салицилаты, карбоксигемоглобин, метгемоглобин, метанол, этиленгликоль, литий, железо, паракват, дигоксин, теофиллин и фосфорорганические соединения. Специфическое применение этой информации рассмотрено в соответствующих отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска на главной странице сайта).
Гипокальциемия при отравлении
Гипокальциемия особенно часто наблюдается при отравлении фтороводородом, оксалатами, этиленгликолем и органическими соединениями олова, причем нередко у больных в критическом состоянии, сочетающемся с сердечно-сосудистой или нервно-мышечной недостаточностью.
Кристаллурия при отравлении
Кристаллурия может быть следствием отравления сульфаниламидами, четыреххлористым углеродом, примидоном и ампициллином. Массивная кристаллурия обычно связана с потреблением оксалатов или этиленгликоля.
Анализ пота при отравлении
К веществам, выявляемым путем анализа "пятен пота", относятся кокаин, героин, метамфетамин, фенциклидин и тетрагидроканнабинол.
Тесты у постели больного с отравлением
К тестам на присутствие в организме отравляющего вещества, не требующим отправки образцов в лабораторию, относятся определение специфического запаха, скрининг хлоридом трехвалентного железа на салицилаты (положительный результат подтверждает их наличие в сыворотке), нитропруссидная проба на кетоны (Ацетест), визуальное исследование крови на эритроцитарные аномалии, микроскопическое исследование мочи на кристаллы, проверка с помощью тест-палочки на острый некроз скелетных мышц или гемолиз, диагностическое использование налоксона, проверка тест-палочкой на этанол, применение индикаторной трубки для выявления этанола, метанола и изопропанола, а также некоторые другие тесты, ценность которых еще недостаточно изучена (на ацетаминофен, цианид, салицилат свинца, теофиллин — описаны в отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска на главной странице сайта).
ЭКГ при отравлении
Электрокардиомониторинг полезен для обнаружения фармакогенных аритмий и нарушений калиевого, магниевого и кальциевого баланса.
Учебное видео расшифровки ЭКГ при электролитных нарушениях
