Врачи и лабораторная диагностика

Вот сегодня прочитал на официальном сайте одного уважаемого медицинского учреждения:

Когда Вы получаете анализ, "норма" в бланке указывает не на то, каким должен быть показатель, а отражает так называемый "референтый диапазон", т. е. те пределы, в которых показатель будет находиться у 95% здоровых людей. Бывают случаи, когда показатель "в норме", но его значение указывает на наличие патологии. В других случаях выход значения за пределы "нормы" не указывает ни на какие нарушения.

(Текст взят отсюда: http://www.cironline.ru/board/index.php?action=viewmessage&id=65039)

Вот интересно, если некий показатель находится в пределах диапазона его значений у здоровых людей, то как можно определить, что в одном случае этот показатель говорит о здоровье, а в другом - о болезни??? Пишет, к слову, генеральный директор клиники и лаборатории этого учреждения, кандидат медицинских наук. Отчего же наши врачи так часто невежественны в вопросах, касающихся лабораторной диагностики?

Что изучает биохимия? (2)

Пришлось пропасть на некоторое время – писал заявки на гранты. Итак, закончу предыдущий пост. Биохимию фактически можно рассматривать как исторически наиболее раннюю науку, специализировавшуюся на изучении химизма живого. Последующие дисциплины вышли из недр биохимии и могут рассматриваться то ли как результат её частного развития, то ли вообще как её частные составляющие.

Обширность же области собственно биохимии порождает и расплывчатость понимания её предмета, и различные попытки её «коррекции». Среди мнений современных исследователей можно обнаружить два крайних полюса: одни пытаются «объединить» всё, что так или иначе имеет отношение к химизму биологических процессов, под крылом биохимии, другие, напротив, стремятся выделить всё более и более частные области в отдельные дисциплины. Но мы-то уже знаем из обыденного опыта, что во всём есть своя «золотая середина»?

Что наиболее общее и типичное для биохимии? Конечно, изучение состава живых организмов. Это и было самой первой задачей биохимии, а сейчас составляет предмет изучения так называемой статической биохимии. Позже с развитием методов биохимии появилась биохимия динамическая – она уже стала изучать, какие именно реакции и их последовательности протекают в живых организмах. Как только удалось выяснить, каким образом функции отдельных органов/тканей могут быть связаны с их молекулярным составом, стала развиваться функциональная биохимия. Наконец, с развитием представлений о взаимосвязанном протекании процессов в биологических объектах, появилась биохимия систем.

Исходя из перечисленного и следует сформулировать определение биохимии:

БИОХИМИЯ – наука, которая изучает химический состав биологических объектов и протекающие в живых организмах химические реакции и процессы в их взаимосвязи между собой и с функционированием организма.

Вот из этого и попробуем исходить в дальнейшем.

Что изучает биохимия?

В учебниках по биохимии для студентов-медиков область исследований биохимии выглядит во многом довольно размытой и неконкретной. Вот, например, в «Биологической химии» Березова и Коровкина, это звучит так (цитата будет несколько пространной):

Биологическая химия – это наука о молекулярной сущности жизни. Она изучает химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, их превращения, а также связь этих превращений с деятельностью клеток, органов и тканей и организма в целом. Из этого определения вытекает, что биохимия занимается выяснением химических основ важнейших биологических процессов и общих путей и принципов превращений веществ и энергии, лежащих в основе разнообразных проявлений жизни. Таким образом, главной задачей биохимии является установление связи между молекулярной структурой и биологической функцией химических компонентов живых организмов.

По «Биохимии» под редакцией Северина, эта наука

изучает процессы развития и функционирования организмов на языке молекул, структуру и химические процессы, которые обеспечивают жизнь одно- и многоклеточных сущетсв, населяющих Землю.

Даже поэтично, но особой конкретики не добавляет. Да и возникает вопрос, а как же тогда разграничить биохимию и молекулярную биологию, про сущность которой еще в 1965 году написал Энгельгардт:

Задача молекулярной биологии состоит в выяснении связи между важнейшими проявлениями жизнедеятельности, с одной стороны, и молекулярной структурой, а также взаимодействием молекул – с другой.
Энгельгардт В.А. Изучение живого на неживых объектах. Природа 1965; (5): 17-19.

Запутанно? Вот-вот. В итоге на недавнем занятии пришлось услышать, что объектом изучения биохимии являются живые организмы. На естественный вопрос - «а разве живые объекты в целом изучает не биология?» - ответ был стушеванным.

Распутаем этот клубочек в следующем посте - сейчас извиняюсь, надо бежать на занятие.

Биохимия и медицина

Быстрое развитие науки играет с нами грустную шутку. Новые знания и открытия появляются так быстро, что внедрение их в практику человеческой деятельности начинает сильно запаздывать. Порой у этой задержки причины даже не технологические, а сугубо ментальные. Причины кроются в стереотипах. А еще в том, что скорость изменения программ обучения отстает от скорости внедрения технологий в практику. В медицине, для которой характерен и естественнен повышенный консерватизм, это порой особенно заметно.

Когда студенты медицинских вузов изучают на 2-м или 3-м году обучения биохимию, приходится сталкиваться со своеобразной противоречивой ситуацией. Нередко изучение биохимии (как и многих других "теоретических" дисциплин) воспринимается как некоторая обязаловка, как нечто необходимое, но трудное и неочевидно полезное. Почему так? Ведь это происходит вопреки тому, что без понимания биохимической логики современная медицина уже не способна существовать.

Частичное объяснение может дать такой штрих: нередки случаи, когда уже на более старших курсах студенты возвращаются к изучению биохимии (патобиохимии) уже самостоятельно. Получается, для понимания важности биохимии студент-медик должен столкнуться с клиническими знаниями? Весьма на то похоже. (Впрочем, подобное "прозрение" затрагивает и ту же химию, физиологию и т.д.)

Есть ли сегодня сомнения, что любые физиологические процессы имеют свою химическую основу на молекулярном уровне? Химические реакции, протекающие в организме, их сочетание и особенности взаимосвязей между ними определяеют существование тела человека. Но - более того - сегодня уже можно говорить, что и поведение человека в целом, его психические реакции не могут быть независимыми от строения индивидуального генома и особенностей обмена веществ у одного отдельного взятого человека.

Какие же возможности дает понимание молекулярных причин и механизмов развития заболеваний?


1. Однозначно или с высокой вероятностью подтверждать диагноз заболевания и выявлять патологии еще до появления видимых признаков болезни (в том числе речь идет о пренатальной диагностике - обнаружении заболевания у еще не рожденного плода).

2. Разрабатывать способы лечения и непосредственно лечить пациента, воздействуя на причину его страданий, а не путем только устранения симптомов заболевания.

3. Целенаправленно создавать новые, более эффективные лекарства и нефармакологические методы лечения.

4. Предсказывать вероятность развития той или иной болезни у конкретного человека в будущем.

5. Принципиально изменить принципы профилактической медицины - на основе оценки степени персонального риска развития заболеваний можно будет перейти от "среднестатистических" программ предупреждения ряда заболеваний к профилактике персонифицированной.

6. Оценивать (обобщенно, так сказать вероятностно) наличие каких сочетанных патологий у пациента способно модифицировать эффект лечения основного заболевания и может повлиять.

7. Персонально оценивать вероятную эффективность лечения пациента с использованием лабораторных тестов (в идеале - еще до начала лечения) и осуществлять индивидальный подбор дозы используемых лекарственных препаратов.

Вот преимущества, которые уже дает и может дать в будущем развитие фундаментальной биохимии и молекулярной биологии.

Но не забыл ли я чего-то принципиально важного в этом коротком списке?

Универсальная кровь

Достижения медицинской биохимии позволили разработать технологию получения «универсальной» крови для переливания её пациентам. Если удастся доказать безопасность технологии, такая кровь может начать использоваться в 2010-2011 годах.

• Предпосылки
• Российские публикации
• Оригинальная статья
  
• История исследований
• Заключение
  
• Список источников
  

В самом начале апреля российские телеканалы сообщили о возможном пути решения важнейшей проблемы переливания крови - совместимости групп крови.

Предпосылки
Не стану подробно обсуждать биохимию и физиологию групп крови - с одной стороны, это не сложно найти в Сети (например, на Википедии или в [1]), с другой стороны, излишние подробности даже повредят нашему повествованию. Выделю только то, что существенно важно для понимания обсуждаемого далее:

1. Систем групп крови у человека очень много: на данный момент известно уже - ни много, ни мало - 43 группы крови.
2. Для трансфузиологии наибольшее значение имеют группы крови AB0 (I, II, III, IV) и система резус-фактора
3. Группа крови в системе AB0 определяется наличием на поверхности эритроцита одного из специальных антигенов (агглютиногенов) А или В. У людей с I группой на эритроцитах нет ни одного агглютиногена, со II - только А, с III - только В, с IV - оба антигена (А и В).
4. В крови всегда присутствуют агглютинины к отсутствующему агглютиногену (например, α, если эритроциты содержат только В, но не А), поэтому попадание в кровоток «чужих» эритроцитов с другим антигеном закончится их слипанием.
5. Такое слипание (агглютинация) может привести к развитию гемолитической анемии, острому поражению почек, шоку и смерти. (из-за этого до открытия групп крови переливание крови было очень часто неудачным - настолько часто, что был период, когда этот метод считался чрезвычайно вредным и не имеющим реальных перспектив в медицине.
   
6. Поскольку эритроциты человека с I группой крови не содержат никаких агглютиногенов, такую кровь можно переливать абсолютно любому человеку.
7. По химической природе агглютиногены А и В представляют собой олигосахариды, являющиеся частью групп-специфических гликопротеинов. Важно, что отличие между А и В заключается в одном концевом углеводном остатке (ацетилгалактозамин или галактоза), а отсутствие этих концевых углеводов лишает гликопротеины каких-либо агглютиногенных свойств [2].
   

Из всего этого становится понятной заманчивость идеи превратить эритроциты, несущие какой-либо (или оба) антигена группы крови, в эритроциты без этих антигенов - т.е. в эритроциты «универсальной» I группы крови,- путем «простого» отщепления «антигенных» углеводных остатков.

Именно этого и УДАЛОСЬ ДОБИТЬСЯ. Вот только простота решения проблемы здесь кажущаяся. Главное, что надо было сделать - найти такие способы отщепления «ненужных» остатков, чтобы оно не затрагивало остальные углеводы на поверхности эритроцита (во избежание нарушения его функциональных свойств).

Публикации в Рунете
К сожалению, почти все публикации, посвященные этой новости в СМИ Рунета, весьма популярны. Одну из типичных публикаций, содержащих некоторые научные подробности, можно найти на сервере Страна.Ру. Впрочем, публикация весьма компилятивная (или просто откуда-то перепечатанная), поскольку «знания» автора хорошо иллюстрируются подзаголовком статьи: «Ученым удалось вывести ферменты, которые позволяют решить проблему донорства». Более короткая, но и более толковая заметка была на Мембране. Можно также почитать и новость на сайте Гематологического центра.

Оригинальная публикация
На чём же основаны все эти, в-общем-то, достаточно оптимистические публикации? На статье, которая была опубликована в апрельском выпуске журнала Nature Biotechnology. Эта статья, написанная коллективом авторов из США, Франции, Дании и Швеции (включая сотрудников американской фирмы ZymeQuest, Inc.), называется «Бактериальные гликозидазы для получения универсальных эритроцитов» [4]. Авторы этой работы так резюмируют свои достижениея: «Пионерская идея создания универсальных эритроциты путем ферментативного удаления антигенов системы группы крови AB0 была выдвинута более 25 лет назад. Хотя принципиальная осуществимость этого подхода была показана в клинических испытаниях для эритроцитов группы B, основным препятствием на пути внедрения данной технологии в клиническую практику было отсутствие достаточно эффективных (высокоактивных) ферментов. Мы представляем данные о двух бактериальных ферментах из семейства гликозидаз, которые могут быть использованы для эффективного удаления антигенов А и В с поверхности эритроцитов в нейтральной среде (более ранняя технология требовала слабокислой среды с рН 5,5-6,5 и несколько повышенной температуры для реакции, что плохо - inview) при низком расходе рекомбинантных ферментов. Исследование представителя семейства α-N-ацетилгалактозаминидаз в кристаллическом состоянии позволило выявить весьма необычный механизм его действия, связанный с использованием NAD⁺. Открытие описанных процессов ферментативной конверсии позволяет нам сохранять надежду на достижение цели создания универсальных эритроцитов, а это, в свою очередь, позволит улучшить использование донорской крови в клинической практике».

От себя добавлю, что, судя в первую очередь по комментариям представителей означенной фирмы, технология конверсии требует инкубации донорской крови со специальным раствором, содержащим ферменты, в течении примерно 1 часа. После эритроциты полностью лишаются своих поверхностных антигенов А и В.

История исследований
Интересно, что история изучения возможности удаления антигенов группы крови с поверхности эритроцитов насчитывает почти четверть века - во всяком случае, Мембрана пишет, что «В 1980-х американские учёные показали, что фермент, выделенный из зелёных кофейных бобов, может удалить антиген B с поверхности красных кровяных клеток». Я, правда, не смог найти в Сети ссылки на эту публикацию, но, насколько можно судить из более свежих статей, идея конверсии принадлежала Джеку Голдстейну (Jack Goldstein) из Lindsley F. Kimball Research Institute Нью-Йоркского Центра крови.

Идея действительно была очень заманчивой. И развивать её пытались в различных странах мирах, как в университетских исследовательских центрах, так и в фармацевтических компаниях. 11 января 1997 году еженедельник Science News Online опубликовал статью с красноречивым подзаголовком «Превращение всех донорских эритроцитов в универсальный тип 0 может предотвратить смертоносные ошибки при переливании крови и позволит более эффективно использовать национальные банки крови» [3]. Автор статьи, ссылаясь на исследования, проводившиеся американской фирмой ZymeQuest, Inc. (той же самой, что и сейчас), Нью-Йоркским Центром крови и Национальными институтами здоровья, указывал: «Более чем 15-летние исследования в данной области привели к достижению желанной цели; госпитали и центры переливания крови смогут получить технологию конверсии крови уже в следующем году». Увы, всё оказалось не столь радужным, и в 1998 году «универсальная» кровь в медицину не пришла. Вместо обещанного года прошло ещё целое долгое десятилетие до сегодняшнего всплеска интереса к данной технологии. Заметим, что сегодня представители той же ZymeQuest существенно более осторожны в описании перспектив их технологии.

Заключение
Я ОЧЕНЬ НАДЕЮСЬ, что на этот раз технология получения «фермент-конвертированной крови группы 0» будет наконец-то доведена до коммерческого использования. По оценкам ряда экспертов, если будет показана безопасность технологии и полученной с её помощью крови, первые образцы такой крови могут появиться на европейском рынке в 2010-2012 годах, на североамериканском - на 1-3 года позже. Обсуждаемая технология, конечно же, не решит всех проблем переливания крови, но некоторые из них может существенно ослабить. В тех же США, при пусть и небольшом, но существующем дефиците крови I группы, до 10% доз крови II и III группы выбрасывается неиспользованными из-за истечения срока хранения [3]. Еще больший интерес данная технология вызвала в развивающихся странах и странах с высокой плотностью населения, в частности в Индии (см. например комментарий от The Telegraph)

P.S. На днях я более подробно расскажу краткую историю исследования конверсии групп крови человека. А пока - всем удачных выходных. Берегите себя и своих близких.

Список источников
[1] Мокеев И.Н.Инфузионно-трансфузионная терапия: Справочник. М.: Издатель Мокеев, 1998. 232 с. | читать книгу | читать раздел о группах крови |
[2] Watkins W.M. Structure, genetics and biosynthesis of blood-group-specific glycoproteins. Biochem. J. 1972 July; 128(4): 114P-116P | read original article |
[3] Wu C. Banking on blood conversion. New technology may change the character of the U.S. blood supply. Sci. News Online. 1997 Jan 11; 151(2): 24 | read original article | |
[4] Liu Q.P., Sulzenbacher G., Yuan H., Bennett E.P., Pietz G., Saunders K., Spence J., Nudelman E., Levery S.B., White T., Neveu J.M., Lane W.S., Bourne Y., Olsson M.L., Henrissat B., Clausen H. Bacterial glycosidases for the production of universal red blood cells. Nature Biotechnol. 2007 Apr 1; 25: 454-464 | free abstract |