Химическое исследование мочи
с помощью диагностических тест-полосок
Кетоновые тела
И.И.Миронова, Л.А.Романова, В.В.Долгов
Российская медицинская академия последипломного образования
Химические свойства мочи, определяемые тест-полосками
Образование кетоновых тел
В организме человека диагностическое значение имеют 3 кетоновых тела: 2 кислоты - ацетоуксусная (ацетоацетат) и -гидроксимасляная (-гидроксибутират), присутствующие в ионизированной форме при физиологических рН, и ацетон. У здоровых людей в процессе липолиза в жировой ткани образуются жирные кислоты и глицерин, жирные кислоты в свою очередь через ацетил-КоА превращаются в печени в ацетоацетат. Основная часть ацетоацетата при участии ферментов превращается в -гидроксибутират, небольшая часть спонтанно декарбоксилируется в ацетон (рис. 17). Кетоны активно потребляются в качестве энергетических субстратов ЦНС, сердцем и другими органами.
Кетоновые тела могут быть определены в крови и в моче. Пропорции в крови между ними индивидуальны и зависят от выраженности кетогенеза. При незначительном кетозе основным компонентом кетонов является ацетоуксусная кислота. При ее превращении в -гидроксимасляную кислоту происходит замена относительно сильной ацетоуксусной кислоты (рК = 3,8) на более слабую -гидроксимасляную (рК = 4,4). Ацетон в значительном количестве может быть удален из крови дыхательной системой, потому его уровень среди трех компонентов кетонов является наименьшим. Кетоны выделяются с мочой примерно в следующем соотношении: -оксимасляная кислота - 60-70%, ацетоуксусная кислота -27-36%, ацетон - 3-4%.
Клинические аспекты
У здорового человека с мочой выделяется 20-50 мг кетонов в сутки. Обычные качественные пробы (Легаля, Ланге, Лестраде и др.) такое количество кетонов не обнаруживают. Выделение с мочой большего количества кетонов носит название кетонурия.
Кетонурия появляется при нарушении углеводного, жирового или белкового обменов и имеет важное клиническое значение. Так, ацетемическая рвота у детей раннего возраста наблюдается при комбинации углеводного голодания и приема кетогенной пищи. Вследствие неустойчивого углеводного обмена и склонности к кетозу после 2-летнего возраста даже небольшие погрешности в диете, особенно если они совпадают с острым инфекционным заболеванием, возбуждением или переутомлением, могут привести к кетозу.
Кетоз в результате приема богатой кетогенными веществами пищи (жиров, белков, содержащих большое количество кетогенных аминокислот) связан с усиленным кетогенезом, вследствие чего возникает транзиторная кетонурия.
Кетонурия наблюдается у детей раннего возраста при голодании на фоне истощения (токсикозы, гастроэнтероколиты, дизентерия и т. д.), а также при лихорадке, алкогольной интоксикации, отравлениях, тяжело протекающих инфекционных заболеваниях. При всех этих заболеваниях кетонурия является вторичным непостоянным признаком (вторичная кетонурия) и не имеет диагностического и прогностического значения.
Кетонурия после операции, при обширных механических мышечных травмах (краш-синдром) объясняется распадом белка вследствие активации протеолиза, вызванного гормонами стресса (катехоламины, глюкокортикоиды, глюкагон). Одновременно возникающее ограничение процессов в цикле Кребса ведет к накоплению в тканях двууглеродистых соединений, в том числе ацетил-КоА.
Центральная кетонурия развивается после операции на мозговых оболочках, при черепно-мозговых травмах, субарахноидальных кровоизлияниях, энцефалографии, сильном раздражении и возбуждении центральной нервной системы. При ацетонемической рвоте центрального происхождения прием углеводов не помогает. Резкое улучшение состояния больного наступает при приеме седативных препаратов.
Кетоз может развиться при гликогеновой болезни (первый тип - недостаток глюкозо-6-фосфатазы, третий тип - недостаток амино-1,6-глюкозидазы и шестой тип - недостаток печеночной фосфорилазы) за счет нарушения образования гликогена в печени, накопления ацетил-КоА и усиления его превращения в ацетоуксусную кислоту.
При тиреотоксикозе кетоз наступает вследствие повышенного расхода углеводов, при резко выраженных ренальных глюкозуриях - за счет потери с мочой углеводов и компенсаторного стимулирования липогенеза, при акромегалии - за счет повышенной продукции гормона роста, при болезни Иценко-Кушинга - глюкокортикоидов. При этих заболеваниях отмечается уменьшение использования углеводов и увеличение мобилизации жиров. Это примеры вторичных кетонурий. При этих заболеваниях кетонурия - признак непостоянный и не имеет диагностического значения.
Кетоацидоз при сахарном диабете. Обнаружение кетонов в моче позволяет диагностировать метаболическую декомпенсацию у больных диабетом. Кома и прекоматозные состояния почти всегда сопровождаются кетозом и кетонурией. В то же время гиперосмолярная кома является исключением, она не сопровождается образованием кетонов. Кетоацидотическая кома - наиболее серьезное осложнение диабета. Механизм накопления кетоновых тел у больных сахарным диабетом представлен на рис. 18.
Алкогольный кетоацидоз. При запое и отказе от пищи в течение 2-3 дней возможно развитие состояния с дефицитом инсулина и стимуляцией липолиза. В результате активации алкогольдегидрогеназы происходит увеличение соотношения НАДН2/НАД. Дефицит НАД приводит к подавлению липогенеза и увеличению синтеза кетоновых тел. При алкогольном кетоацидозе кетоновые тела в моче обнаруживаются в 90% случаев. Если реакция мочи на кетоны отрицательная, это часто объясняется быстрым переходом ацетоацетата в -гидроксибутират из-за избыточного количества кофактора реакции НАДН2, который плохо определяется тест-полосками.
Кетонурия при панкреатите. При остром панкреатите в сыворотке накапливается липаза, которая приводит к мобилизации жирных кислот из жировой ткани. В результате увеличивается кетогенез в печени и возникает кетонемия и кетонурия.
Больной сахарным диабетом в течение суток может выделить с мочой от 10 до 50 г кетонов. Комбинация кетонурии с глюкозурией является доказательством сахарного диабета, однако отсутствие глюкозурии при кетонурии позволяет с уверенностью исключить диагноз диабет. Кетонурия у больного сахарным диабетом I типа (инсулинзависимым) должна быть ликвидирована быстро, в течение 1-2 дней, при этом рекомендуется исследовать мочу на кетоны каждые 4 часа и, в зависимости от полученных результатов, изменять дозировку инсулина.
Лабораторные методы определения кетоновых тел в моче
Лабораторные тесты, выявляющие кетонурию, основаны на реакции нитропруссида натрия с ацетоуксусной кислотой и ацетоном. Реакция происходит в щелочной среде с образованием четырехвалентных комплексных анионов красно-коричневого цвета (проба Легаля, Ланге, Лестраде и др.). Так как уровень ацетона в моче по сравнению с уровнем ацетоуксусной кислоты является незначительным, можно говорить, что обычные лабораторные тесты определяют практически только ацетоуксусную кислоту.
Исследование мочи на кетоны проводится обычно у больных сахарным диабетом, когда тест на глюкозу положительный. Разработка диагностических полосок, особенно полифункциональных, предоставила новую возможность ежедневного использования кетон-идентифицирующих тестов, что важно с точки зрения массового обследования населения (общий анализ), диагностики (диабетический кетоацидоз, сахаридазная недостаточность, дифференциальный диагноз комы) и контроля за лечением сахарного диабета, кетоацидоза, кетоза, развивающегося при применении препаратов для похудания.
Принцип определения кетоновых тел с использованием тест-полосок ФАН
Тест полуколичественного определения кетонов основан на реакции Легаля. Диагностическая зона пропитана щелочным буфером и нитропруссидом натрия, который при низких величинах рН (в щелочной среде) вступает в реакцию с ацетоуксуснои кислотой и ацетоном, вследствие чего образуется комплекс коричневато-красного цвета. Интенсивность окраски диагностической зоны пропорциональна количеству кетонов в иcследуемой моче.
Чувствительность и специфичность
Чувствительность зоны к ацетоуксусной кислоте составляет 0,5 ммоль/л, для ацетона - 10 ммоль/л и практически отсутствует к -гидроксимасляной кислоте. Более яркая окраска диагностических зон на кетоны, выпускаемых с 2004 года, получена в результате исключения из производственного процесса глицина и создания в ходе реакции более низких величин рН.
Влияющие факторы
Ложноположительные результаты могут быть получены при лечении больных каптоприлом (капотен), 2-меркаптоэтансульфонатом натрия (менса) и другими лекарственными препаратами, в состав которых входят свободные сульфгидрильные группы.
Фенилкетоны окрашивают диагностическую зону в оранжево-красный цвет, четко отличающийся от более красной окраски, обусловленной кетонами. Лекарственные препараты и диагностикумы, содержащие фталеины, применяемые для лечения и исследования функции печени и почек, в щелочной среде также окрашивают диагностическую зону в оранжево-красный цвет.
Оценка теста
Цветная шкала с 2004 года представлена 4 зонами, из которых первая, бледно-желтая, - отрицательная, вторая - розовато-бежевого цвета - соответствует 1,5 ммоль/л (16 мг/дл), насыщенного бежевато-розового - 5,0 ммоль/л (53 мг/дл) и 4-я зона коричневато-красного цвета соответствует 15 ммоль/л (160 мг/дл). Реакция оценивается в течение 60 с после погружения диагностической полоски в мочу.
Положительным результат считается в том случае, если диагностическая зона при контакте с исследуемой мочой принимает тот или иной оттенок цветной шкалы. Интенсивность окраски диагностической зоны пропорциональна концентрации кетонов в исследуемой жидкости. Результат оценивается полуколичественно путем сравнения образовавшейся окраски с соответствующей зоной цветной шкалы. Если цвет реагентной зоны оказывается промежуточным между двумя квадратами шкалы, то результат определяется по наиболее близкой по окраске зоне цветной шкалы.
Источник: И.И.Миронова, Л.А.Романова, В.В.Долгов. Общеклинические исследования: моча, кал, ликвор, эякулят.- М.-Тверь: ООО "Издательство "Триада", 2005
