Кардиология №5 / 2016
Протонная масс-спектрометрия выдыхаемого воздуха в диагностике хронической сердечной недостаточности
1ГБОУ ВПО Первый московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Кафедра профилактической и неотложной кардиологии ИПО; 2ФГАОУ ВПО Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Кафедра микро- и наноэлектроники; 3ФГБУН Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук
Одним из перспективных направлений в поиске новых биомаркеров хронической сердечной недостаточности (ХСН) в настоящее время является анализ выдыхаемого воздуха. Некоторые предыдущие исследования показали, что концентрация ацетона
в конденсате выдыхаемого воздуха повышена у больных ХСН и прямо коррелирует с уровнем мозгового натрийуретического пептида B-типа (BNP). Материал и методы. В пилотное исследование включены 35 пациентов: 16 без ХСН и 19 с ХСН со сниженной фракцией выброса левого желудочка II—III функционального класса NYHA. У всех пациентов брали пробы выдыхаемого воздуха натощак в специальные мешки Tedlar, емкостью 1 л. Анализ состава выдыхаемого воздуха проводили при помощи протонного масс-спектрометра Compact PTR-MS. Результаты. У пациентов с ХСН в выдыхаемом воздухе уровень ацетона достоверно выше,
у пациентов из контрольной группы — 683,4 (333,9—3084,7) ppb и 325,7±97,5 ppb соответственно (p=0,004). Заключение. Уровень ацетона в выдыхаемом воздухе может быть использован для диагностики ХСН. Требуются дополнительные исследования для определения места этого метода у пациентов с сахарным диабетом, ХСН с сохранной фракцией выброса, другими сочетанными заболеваниями. Кроме того, предстоит выяснить, является ли повышенный уровень ацетона ранним маркером ХСН.
Ранняя диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы — несомненный приоритет в современной медицине. Актуальной и практически значимой проблемой является своевременная диагностика хронической сердечной недостаточности (ХСН). Это продиктовано в первую очередь тем, что ранние стадии болезни поддаются лечению с хорошим прогнозом, в то время как ХСН III—IV функционального класса (ФК) трудно контролируется терапевтически, а также приводит к социальной дезадаптации и инвалидности пациентов. Одним из перспективных направлений является анализ выдыхаемого воздуха [1], что основывается на выделительной функции легких и изменении следового количества различных молекул в составе выдыхаемого воздуха в зависимости от той или иной патологии.
Выдыхаемый воздух содержит тысячи летучих органических соединений — методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией удалось выделить более 120 тыс. таких веществ. Через легкие выделяются летучие соединения, образующиеся в ходе реакций обмена как в легочной ткани, так и во всем организме человека. При этом сердечная недостаточность, приводящая к дисфункции практически всех органов и систем, клинически значимо влияет на общей обмен и обмен веществ в легочной ткани, изменяя состав выдыхаемого воздуха. Ацетон выделяется в реакциях окисления жиров, аммиак и сероводород — при обмене аминокислот, предельные углеводороды — в ходе перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот. Кроме того, хроническое воспаление и окислительный стресс могут привести к выделению летучих органических соединений уникального состава [2]. В последние годы повышенный интерес вызывает измерение общего количества летучих органических соединений в выдыхаемом воздухе для диагностики болезней и мониторинга за состоянием пациента. Описаны определенные составы летучих органических соединений при хроническом воспалении, окислительном стрессе, канцерогенезе, инфицировании патогенными микроорганизмами.
Всем известен анализ выдыхаемого воздуха для оценки алкогольного опьянения.
Для ранней диагностики заболеваний необходимо применять методы, позволяющие оперативно обнаруживать сверхмалые количества веществ в воздухе. Одним из таких методов является протонная масс-спектрометрия (PTR-MS) с определением следовых количеств более 100 веществ в газообразной среде.
На основе анализа литературы выделено несколько наиболее перспективных летучих органических веществ, которые наиболее вероятно являются биомаркерами сердечно-сосудистых заболеваний.
Оксид азота (NO) — один из наиболее изученных биомаркеров.
Его повышенный уровень в выдыхаемом воздухе ассоциируется с воспалением в легочной ткани и активацией процессов окислительного стресса. Есть несколько причин, в связи с которыми вероятно изменение этого показателя у пациентов с ХСН: застой в малом круге кровообращения, гипоперфузия легочной ткани, активация процессов окислительного стресса.
Оксид углерода (СО) — очень распространенный в окружающей среде газ; в образцах выдыхаемого воздуха содержится как экзогенный компонент (продукт неполного сгорания углеводородов), так и эндогенный (образуется в организме как побочный продукт в метаболизме гемоглобина, миоглобина и других белков, содержащих гем). Показано [3], что не только молекула СО структурно схожа с молекулой NO, но СО выполняет сходную биолог...
