Функционально- диагностические методы исследования при заболеваниях эндокринной системы. Методы обследования: эндокринная система
4.3.1. Методы определения гормонов
В настоящее время наиболее используемыми в клинической практике методами определения гормонов являются:
Радиоимунный,
Иммунорадиометрический,
Радиорецепторный,
Химические методы и другие.
До конца 60-х годов единственным методом определения уровня гормонов был биологический, основной принцип которого заключался в том, что в биологическую систему (животное, орган, ткань) вводится проба, содержащая неизвестное количество гормона и по степени выраженности ответной реакции определяется уровень гормона в ней в биологических единицах действия. Так, пролактин дозозависимо стимулирует рост эпителия зоба голубей, тестостерон стимулирует рост предстательной железы у неполовозрелых и кастрированных крыс.
Радиоиммунный анализ (РИА) определения гормонов основан на конкурентном связывании меченых радиоактивной меткой и немеченых гормонов со специфическими антителами. Гормон выступает в роли антигена. Преимуществами РИА являются высокая чувствительность, высокая специфичность, точность, воспроизводимость и простота выполнения. Недостатком – использование радиоактивных изотопов, что определяет ограниченный срок годности тест–наборов.
Иммунорадиометрический анализ (ИРМА) - это модификация РИА, в которой радиоактивной меткой маркируется не антиген (гормон), а специфические антитела.
Радиорецепторный анализ (РРА) – вместо антител к гормонам используются их собственные рецепторы.
Помимо радиоактивной метки, в качестве маркеров в гормональном анализе могут использоваться ферменты (иммуноферментный анализ ) и люминисцирующие субстанции (люминисцентный анализ ).
С помощью химических методов определяют метаболиты гормонов и их предшественников (например, норадреналина и адреналина, дофамина, серотонина в моче). Определенеие содержания гормонов в крови дает более надежные и точные результаты.
Определение гормонов производят в биопсированном или секционном материале.
4.3.2. Инструментальные методы
Инструментальные методы завершают диагностический поиск при заболевании эндокринных желез. Наиболее часто используют: ультразвуковое исследование (УЗИ), рентгенографию, компьютерную томографию (КТ), магнитно-резонансную томографию (МРТ). Кроме того, применяются специальные методы, такие как ангиография с селективным забором крови, оттекающей от эндокринной железы для определения гормонов, сцинтиграфия (радиоизотопное исследование) щитовидной железы, надпочечников, денситометрия костей.
Ультразвуковое исследование наиболее часто используется в эндокринологии. Принцип метода заключается в том, что датчик с пьезокристаллом посылает ультразвуковые волны в тело человека, а затем воспринимает отраженные импульсы, преобразуя их в электрические сигналы, которые через усилитель попадают на видеомонитор. УЗИ помогает определять размеры и эхоструктуру органа, а также проведение пункционной биопсии органов.
Компьютерная томография основана на получении «среза» тела путем компьютерной обработки данных о поглощающей способности тканей при прохождении через них коллимированного пучка рентгеновских лучей. В компьютерных томографах испускаемый трубкой узкий рентгеновский пучок, проходя через исследуемый слой, улавливается детекторами и обрабатывается. Каждая ткань в зависимости от плотности по разному поглощает излучение. Минимальная величина патологического очага, определяемая с помощью КТ, колеблется от 0,2 до 1 см.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) основана на возможности изменения резонансных и релаксационных процессов в протонах водорода, находящихся в статическом магнитном поле в ответ на применение радиочастотного импульса. После прекращения импульса протоны возвращаются в исходное состояние, «сбрасывая» лишнюю энергию, которая улавливается прибором. Построение изображения осуществляется по разнице энергий из различных точек. МР-томографы позволяют делать срезы толщиной 0,5 – 1 мм. Достоинствами МРТ являются неинвазивность, отсутствие лучевой нагрузки, «прозрачность» костной ткани, высокая дифференциация мягких тканей.
Молекулярно-биологическая диагностика является высокоинформативным методом при диагностике многих эндокринных заболеваний.
Все наследственные заболевания разделяются на три основные группы хромосомные, генные и заболевания с наследственной предрасположенностью.
Для диагностики хромосомных эндокринных заболеваний применяют метод кариотипирования и исследование полового хроматина (синдромы Дауна, Шерешевского-Тернера, Клайфельтера). Для выяснения генных мутаций широко применяют метод составления родословных (генеалогического древа).
Развитие заболеваний с наследственной предраспорложенностью определяется взаимодействием определенных наследственных факторов (мутаций или сочетаний аллелей и факторов внешней среды). Среди заболеваний этой группы наиболее изученными являются аутоиммунные заболевания, такие как сахарный диабет, гипокортицизм, гипо- и гипертиреоз.
Помимо предраспроложенности к заболеванию генотип может определять его прогноз, развитие осложнений, а также прогноз эффективности применяемых методов лечения.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ
Косвенно о размерах гипофиза судят по размерам, форме и структуре турецкого седла на рентгенограммах. В настоящее время проводят компьютерную томографию (КТ) и магнитнорезонансную томографию (МРТ).
Для определения функционального состояния гипофиза используют радиоиммунологические методы исследования уровней гормонов в крови ребенка.
Гормон роста в наибольшей концентрации определяется у новорожденных, с чем связано усиление липолиза и снижение гликемии в постнатальном периоде. Естественное выделение гормона роста происходит во время ночного сна. Для оценки уровня СТГ определяют его базальное содержание, а также выделение после провокационных проб, например введения инсулина.
Наиболее высокий уровень АКТГ также наблюдается у новорожденных, обеспечивая процессы адаптации, затем его уровень снижается.
Уровень ТТГ у новорожденных в 15-20 раз выше, чем в последующие возрастные периоды. Напротив, уровень гонадотропных гормонов - ЛГ и ФСГ - возрастает к периоду полового созревания как у мальчиков, так и девочек.
При клиническом обследовании можно выявить те или иные признаки нарушения функции гипофиза, для чего необходимо оценить состояние трофики тканей ребенка, массу и длину его тела и динамику их увеличения, развитие и распределение подкожного жирового слоя, развитие вторичных половых признаков. Кроме того, следует измерить диурез, определить частоту мочеиспускании, оценить относительную плотность мочи.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
При осмотре передней поверхности шеи можно составить представление о размерах щитовидной железы, которая в норме не визуализируется (степени увеличения см. ниже).
При пальпации ЩЖ необходимо обратить внимание на следующее. а Размеры (в норме ЩЖ может пальпироваться, при этом размер ее доли не должен превышать размера ногтевой пластинки большого пальца руки больного). На основании данных осмотра и пальпации ЩЖ различают пять степеней ее увеличения:
1 степень - ЩЖ не визуализируется и слабо прощупывается;
2 степень - ЩЖ пальпируется и видна при полном разгибании шеи;
3 степень - ЩЖ отчетливо видна при обычном расположении шеи («толстая шея» из-за заметного зоба);
4 степень - ЩЖ значительно увеличена и выходит за наружные края грудино-ключично-сосцевидной мышцы;
5 - сильно увеличенная ЩЖ деформирует и обезображивает контуры шеи.
* Консистенция (в норме мягкоэластическая).
* Характер поверхности (в норме гладкая).
* Характер увеличения (диффузный или узловой).
* Степень подвижности при глотании (в норме подвижна).
* Наличие или отсутствие пульсации (в норме пульсация отсутствует).
Острая надпочечниковая недостаточность может развиться при двустороннем повреждении коры надпочечников или кровоизлиянии, обусловленном родовой травмой, тромбозом или эмболией вен (синдром Уотерхауса-Фридериксена), ДВС-синдромом. Геморрагический инфаркт надпочечников часто возникает на фоне тяжелых инфекций, в первую очередь при менингококковой, пневмококковой или стрептококковой.
Острые кровоизлияния в надпочечники могут быть при стрессах, больших операциях, сепсисе, ожогах, при лечении антикоагулянтами, у больных СПИДом. Острая надпочечниковая недостаточность может возникнуть при внезапном прекращении лечения кортикостероидами - «синдром отмены», а также у больных после двусторонней адреналэктомии.
При хронической надпочечниковой недостаточности (ХНН) больные жалуются на общую слабость, быструю утомляемость, плохой аппетит, потребность в соли, похудание, периодически тошноту, рвоту, жидкий стул, боль в животе. Отмечаются гиперпигментация кожи и слизистых оболочек, снижение мышечной силы, низкое артериальное давление, гипонатриемия и гиперкалиемия, гипогликемия.
Хроническая надпочечниковая недостаточность чаще всего развивается в результате аутоиммунного процесса, при котором образуются антитела к ткани надпочечников. Кроме того, она может быть связана с двусторонним туберкулезным процессом в надпочечниках. К более редким причинам относят опухоли (ангиомы, ганглионевромы), метастазы, амилоидоз, инфекции (сифилис, грибковые заболевания), хронические интоксикации, например инсектицидами. Кора надпочечников разрушается при тромбозе вен и артерий, при СПИДе и др.
Вторичные (центральные) формы надпочечниковой недостаточности могут быть обусловлены дефицитом АКТГ вследствие повреждения аденогипофиза или гипоталамуса.
Имеются случаи резистентности к кортизолу, связанные с аномалиями глюкокортикоидных рецепторов.
Врожденная дисфункция коры надпочечников - наследственное заболевание, при котором нарушен биосинтез кортикостероидов вследствие врожденного дефицита ряда ферментных систем надпочечников.
Выделены 3 основные клинические формы заболевания:
· вирильная - при дефиците 21-гидроксилазы;
· сольтеряющая - при более значительном дефиците 21-гидроксилазы, когда нарушается образование и глюкокортикоидов, и минералокортикоидов;
· гипертоническая - при избытке 21-гидроксилазы.
Для обеспечения нормального уровня гидрокортизона необходима усиленная стимуляция надпочечников АКТГ, что приводит к повышенной продукции гормонов в тех зонах, где синтез не нарушен, в основном в сетчатой зоне, где образуются андрогены. При гипертонической форме накапливается много 11-дезоксикортикостерона и 11-дезоксикортизола, которые обладают гипертензивным действием.
Вирильная форма наблюдается как у мальчиков, так и у девочек. У девочек отмечается вирилизация наружных половых органов разной степени выраженности, в пубертатном возрасте не развиваются молочные железы, не появляются менструации. У мальчиков отмечается гипертрофии полового члена, раннее половое оволосение, гиперпигментация в области наружных половых органов, ускоренное созревание скелета и раннее закрытие зон роста.
При сольтеряющей форме в первую очередь наблюдаются симптомы нарушения вводно-электролитного баланса: усиленное выведение натрия и хлора, задержка калия. Это приводит к повторной рвоте, жидкому стулу, обезвоживанию, мышечной гипотонии, судорогам.
При гипертонической форме, кроме вирилизации, отмечается стойкая артериальная гипертензия.
Проявлением гиперкортицизма бывают болезнь и синдром Иценко-Кушинга: у больных выражены слабость, повышенная утомляемость, головная боль, боль в ногах и спине, сонливость, жажда. Характерно лунообразное лицо с ярким румянцем на щеках, гипертрихоз, ожирение с преимущественным отложением жира в области шеи в виде «загривка лося», в области спины, живота. На коже живота, спины, на плечах, бедрах, молочных железах формируются полосы растяжения - стрии багрового или фиолетового цвета. Развивается остеопороз, отмечаются артериальная гипертензия, стероидная кардиомиопатия, понижается толерантность к глюкозе. В крови обнаруживают лимфопению, эозинопению, эритроцитоз, тенденцию к повышению свертывания крови.
Первичный гиперкортицизм наблюдается при опухолях надпочечников, его проявления принято называть синдромом Иценко-Кушинга.
Вторичный гиперкортицизм обусловлен избытком АКТГ, который продуцируется опухолью передней доли гипофиза базофильной аденомой, приводя к развитию болезни Иценко-Кушинга.
Подобные АКТГ вещества могут секретироваться в эктопических очагах в опухолях и метастазах бронхогенного рака, рака щитовидной железы, поджелудочной железы, матки, яичников и др.
Иногда причиной гиперкортицизма может быть избыточная продукция в гипоталамусе кортиколиберина, что приводит к синтезу в гипофизе повышенного количества АКТГ, сопровождается гиперплазией коры надпочечников и усилением секреции кортикостероидов.
Гипоальдостеронизм (недостаточная продукция альдостерона) характеризуется рядом симптомов: обусловленных гиперкалиемией и гипонатриемией и их влиянием на функцию почек, сердечно-сосудистой системы и скелетных мышц. У больных отмечаются быстрая утомляемость, мышечная слабость, артериальная гипотензия, периодически обморочные состояния, брадикардия, блокады сердца.
Гипоальдостеронизм - изолированная недостаточность продукции альдостерона - встречается редко - при нарушении ферментного дефекта в клубочковой зоне коры надпочечников, а также после удаления альдостеромы в одном надпочечнике и атрофии клубочковой зоны в другом.
Встречается псевдогипоальдостеронизм, обусловленный низкой чувствительностью эпителия почечных канальцев к альдостерону.
Гиперальдостеронизм (избыточная продукция альдостерона) приводит к почечной задержке натрия и потере калия. У больных отмечаются артериальная гипертензия, периодически судороги в различных мышечных группах. Вначале суточный диурез уменьшен, затем развиваются полиурия, полидипсия, никтурия, устойчивость к антидиуретическим препаратам.
Гиперальдостеронизм может быть первичным и вторичным. Первичный Гиперальдостеронизм (синдром Конна) развивается при гормонально-активной опухоли клубочковой зоны. Вторичный гипералъдостеронизм может наблюдаться при ряде заболевании, сопровождающихся гиповолемиеи и ишемией почек, в том числе после острой кровопотери, при сердечной недостаточности, при нефритах и других заболеваниях почек. Вторичный гипералъдостеронизм может возникать у женщин при менструациях, беременности и лактации, а также у лиц обоего пола при сильном физическом напряжении, интенсивном потоотделении и др.
Гиперальдостеронизм при заболеваниях печени связан с нарушением метаболизма альдостерона при печеночной недостаточности.
При избыточной секреции катехоламинов у больных наблюдаются слабость, утомляемость, потливость, снижение аппетита, похудание, головные боли, ухудшение зрения, тахикардия, периферический вазоспазм, артериальная гипертензия, не поддающаяся лечению, которая может быть кризовой или бескризовой (постоянной).
Чрезмерная секреция катехоламинов возникает при феохромоците и других опухолях хромаффинной ткани. Кроме того, гиперсекреция катехоламинов наблюдается при большой физической нагрузке, стрессах, болевом синдроме.
Недостаточная секреция катехоламинов как самостоятельная эндокринопатия не встречается.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
При осмотре ребенка обращают внимание на рост, жироотложение, пропорции тела, развитие мышц, оволосение. Оценивают выраженность вторичных половых признаков: у девочек-развитие молочных желез, оволосение лобка и развитие волос в подмышечной впадине, становление менструальной функции; у мальчиков-оволосение подмышечной впадины, лобка и лица, рост щитовидного хряща, изменение тембра голоса, состояние яичек, полового члена и мошонки. Определяют стадию полового созревания по Таннеру.
Для девочек:
· I стадия - молочные железы не развиты, сосок приподнимается. Половое оволосение отсутствует;
· II стадия - стадия набухания молочной железы; увеличивается диаметр ареолы. Рост редких, длинных, слабопигментированных волос; волосы прямые, изредка вьются, располагаются вдоль половых губ;
· III стадия - дальнейшее увеличение молочной железы и ареолы без разделения их контуров. Волосы темнеют, грубеют, больше вьются, распространяются за лонное сочленение;
· IV стадия - выступание ареолы и соска с образованием вторичного бугорка над контуром железы. Половое оволосение по женскому типу, но не покрывает всю лобковую область;
· V стадия - молочные железы соответствуют таковым взрослой женщины; ареола вписывается в общий контур молочной железы. Половое оволосение занимает всю надлобковую область.
Для мальчиков:
· I стадия - половой член, яички и мошонка детские. Половое оволосение отсутствует;
· II стадия - увеличение яичек и мошонки; половой член обычно не увеличивается, кожа мошонки краснеет. Рост редких, длинных, слабопигментированных волос; волосы прямые, изредка вьются, в основном у основания полового члена;
· III стадия - дальнейшее увеличение яичек и мошонки и увеличение полового члена, в основном в длину. Волосы становятся темнее, грубее, больше вьются; немного распространяются за лонное сочленение;
· IV стадия - дальнейшее увеличение яичек и мошонки; половой член увеличивается, в основном в диаметре. Половое оволосение по мужскому типу, но занимает не всю область лобка;
· V стадия - наружные половые органы по форме и размерам соответствуют органам взрослого мужчины. Половое оволосение занимает всю надлобковую область.
При осмотре половых органов обращают внимание на правильность их строения. У мальчиков можно выявить такие аномалии, как гипоспадия (нижняя расщелина уретры), эписпадия (верхняя расщелина уретры), гипоплазия полового члена (микропенис). У девочек возможны агенезия, гипоплазия или гипертрофия клитора, сращение малых и больших половых губ, заращение девственной плевы, расщепление клитора, аплазия половых губ и девственной плевы.
При пальпации у мальчиков определяют наличие яичек в мошонке, оценивают их консистенцию и размеры, после чего сопоставляют их со стандартами для каждого возраста.
При необходимости проводят ультразвуковое исследование органов малого таза у девочек и яичек у мальчиков.
Для оценки функции половых желез определяют уровень половых гормонов в крови и моче.
Подходы к обследованию пациентов с эндокринными заболеваниями принципиально не отличаются от принятых в клинике внутренних болезней, при этом необходимо учитывать, что нарушение функции эндокринной железы, как правило, сопровождается изменением со стороны нескольких, а иногда большинства органов и систем. Несмотря на то, что установление диагноза большинства эндокринопатий требует верификации лабораторными или инструментальными методами, доминирующее значение имеют данные анамнеза и физикального исследования.
Среди общих особенностей анамнеза эндокринопатий следует отметить, что за исключением сахарного диабета и ряда других заболеваний, эндокринная патология чаще развивается в относительно молодом возрасте. При нарушении функции большинства эндокринных желез происходит изменение массы тела, внешнего вида, физической активности и половой функции. Так, сам факт беременности и родов на протяжении предполагаемого анамнеза у женщины позволяет с высокой долей вероятности усомниться в наличии у нее тяжелого эндокринного заболевания. Наиболее значимые вопросы, которые необходимо обсудить при сборе анамнеза эндокринного заболевания, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Данные анамнеза, типичные для многих эндокринных заболеваний
Снижение массы тела (часто выраженное)
Прибавка массы тела (редко выраженная) Изменение внешнего вида и психики Нарушение менструального цикла Бесплодие Снижение либидо Эректильная дисфункция Галакторея Нарушение потоотделения (потливость, сухость кожи) Нарушение роста волос (гипертрихоз, повышенное выпадение) Кардиомиопатия (нарушение ритма, сердечная недостаточность) Изменение артериального давления (гипотензия, гипертензия) Нарушение пищевого поведения (анорексия, булимия) Мышечная слабость Переломы костей Задержка роста Семейный анамнез эндокринного заболевания |
Для большинства наиболее распространенных в клинической практике заболеваний семейный анамнез для постановки диагноза имеет ограниченное значение (условным исключением можно считать сахарный диабет 2 типа). Это связано с тем, что большинство эндокринопатий являются не наследуемыми заболеваниями, а патологией с наследственной предрасположенностью.
В детской эндокринологической практике удельный вес наследственных заболеваний существенно выше. Тем не менее ряд наследственных эндокринопатий может впервые манифестировать и у взрослых (синдром множественных эндокринных неоплазий). При многих эндокринных заболеваниях диагноз может быть сочень высокой долей вероятности установлен уже при осмотре пациента (табл. 2).
Таблица 2
Заболевания, диагноз которых часто очевиден при осмотре
Сочетание яркой клинической симптоматики многих эндокринопатий с особенностями психики больных зачастую приводит к тому, что диагностическая концепция у врача зарождается уже при первом взгляде на пациента и опрос ведется активно, поскольку значимые для диагноза жалобы часто не предъявляются больным. Но иногда первое впечатление даже опытного эндокринолога не подтверждается при гормональном исследовании (например, при гипотиреозе).
В диагностике эндокринных заболеваний можно выделить 4 группы типичных ошибок:
1. Игнорирование очевидной клинической симптоматики. Наиболее часто эти ошибки допускаются при синдроме Кушинга и акромегалии, когда медленно развивающиеся клинические проявления воспринимаются как «возрастные» изменения или отдельные симптомы (артериальная гипертензия, ожирение, анемия), либо трактуются как самостоятельные заболевания.
2. Переоценка значимости лабораторных методов исследования. Определение уровня гормонов «на всякий случай» ведет к тому, что лабораторные данные возводятся в абсолютную диагностическую значимость. Очень часто источником ошибок при интерпретации данных гормонального исследования является игнорирование правил забора материала (добавление консерванта, антикоагулянта и проч.), а также несоблюдение самой методики гормонального исследования.
3. Переоценка значимости инструментальных методов исследования. Проведение УЗИ надпочечников или яичников, компьютерной или магнитно-резонансной томографии надпочечников или головы без анализа клинической картины и определения уровня необходимых гормонов часто служит неверным основанием для заключения о наличии патологии соответствующих органов. При этом варианты анатомического строения или несущественные отклонения от нормы также считаются прямым указанием на патологический процесс и приводят к постановке диагноза несуществующего заболевания.
4. Упорный поиск эндокринной патологии. У лиц с конституциональными особенностями обмена веществ, астеническими проявлениями, вегетативными расстройствами, алиментарными нарушениями, при злоупотреблении медикаментами, неврозах и других психических расстройствах нередко ведется настойчивый поиск эндокринных заболеваний. Ситуацию ухудшает бессистемное проведение большого числа гормональных и инструментальных исследований, у многих таких пациентов удается выявить какие-то клинически незначимые сдвиги, которые патогенетически не связаны с основным заболеванием.
Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Фадеев В.Ф.
Федеральное агентство по образованию РФ
ГОУ ВПО Башкирский государственный университет
Биологический факультет
Кафедра биохимии
Курсовая
работа
Методы
исследования эндокринной
системы в норме
и патологии
Выполнил:
Студент
ОЗО 5 курса
Группы
А
Усачёв
С. А.
Уфа 2010
Содержание
Введение………………………………………………………… ………………4
1. Обзор
методов исследования эндокринной
системы
в норме и патологии……………………………………………………… …6
1.1. Краткий исторический очерк…………………………………………...6
1.2. Обзор современных методов исследования
эндокринной системы..12
1.3. Современные методы исследования эндокринной
системы на
примере исследования щитовидной железы………………………………28
2. Проблемы
и перспективы методов исследования
эндокринной
системы…………………………………………………………… …………45
Заключение…………………………………………………… ………………..58
Список
использованной литературы…………………………………………59
Список
сокращений, принятых
в работе
АОК – антителобразующие
клетки
АГ – антиген
АКТГ – адренокортикотропный
гормон
ВЭЖХ – высокоскоростная
жидкостная хроматография
ГИ – компенсаторная
гиперинсулинемия
ДНК – дезоксирибонуклеиновая
кислота
ЖХ – жидкостная
хроматография
ИФА – иммуноферментный
анализ
ИР –
инсулинорезистентность
КТ –
компьютерная томография
ЛГ –
лютеинезирующий гормон
МС –
метаболический синдром
МРТ –
магнитно-резонансная томография
ПЦР –
полимеразная цепная реакция
РИА –
радиоиммунный анализ
РГЗТ
– реакция гиперчувствительности
замедленного типа
СД 2 –
сахарный диабет 2-го типа
TSH – стимулирующий
гормон щитовидной железы
Т4 – тироксин
Т3 – трийодтиронин
TBG – тест
тироксин-связующего глобулина
УЗИ – ультразвуковое
исследование
ФИА – флуоресцентный
иммуноанализ
ЦДК – цветное
доплеровское картирование
ЦНС – центральная
нервная система
ЩЖ – щитовидная
железа
Введение
За последние
несколько лет в результате разработки
более тонких, чувствительных и специфических
методов определения гормонов и
других методов изучения эндокринной
системы в норме и патологии клиническая
эндокринология и биохимия во многом превратилась
из своего рода искусства в раздел прикладной
химии, физиологии, физики и генетики.
Этот прогресс оказался возможным благодаря
внедрению в практику большого числа новейших
и высокотехнологичных методов исследования
эндокринной системы, выделению и последующей
биологической и биохимической характеристике
различных высокоочищенных полипептидных
гормонов, стероидов, витаминов, производных
небольших полипептидов и аминокислот,
которые относят к гормонам, а также получению
меченных радиоактивными атомами гормонов
с высокой удельной активностью.
Актуальность
темы:
В настоящее
время, на пороге познания самых скрытых
и загадочных явлений живого организма,
стоит важнейшая задача - найти
наиболее достоверные, доступные и
высокотехнологические методы исследования.
Новая эра нанотехнологий и узкоспециализированных
открытий начинает вносить свою лепту
и в биологическую химию, которая
уже давно использует методы не только
химического анализа, но самые современные
технологии всех разделов физики, информатики,
математики и других наук. Время
диктует свои условия человечеству
– познать глубже, познать досконально,
найти причину процессов, происходящих
в живом организме в норме
и патологии. Поиск новых методов
исследования не останавливается, и
научный работник просто не успевает
обобщить, систематизировать эту
область познания, выделить то, что
ему необходимо в данный момент.
К тому же при изучении мною проблемы
исследований эндокринной системы,
я не нашёл достаточно полного, обобщающего
пособия на эту тему. многие исследователи,
в частности биохимики, сталкиваются с
такой проблемой, как поиск и систематизация
современных методов исследования эндокринной
системы в норме и патологии. Это связано,
прежде всего с тем, что ежедневно появляются
новые источники литературы, новые методы
исследования, но нет ни одного руководства
по методам исследования, которое бы систематизировало
данные о методах. Именно по этим причинам
актуальность выбранной мною темы очень
высока.
Цель
работы:
Систематизировать
данные о состоянии методов исследования
эндокринной системы в норме и патологии
в современном мире.
Задачи:
- Сделать исторический
обзор по теме.
Отразить современное знание о методах исследования эндокринной системы, без подробного описания методики и техники исследований.
Описать методы исследования на примере одной эндокринной железы.
Выделить проблемы и перспективы современных методов исследования эндокринной системы в норме и патологии.
1.
Обзор методов
исследования эндокринной
системы в норме
и патологии
1.1.
Краткий исторический
очерк
Изучение
эндокринной системы и сама эндокринология
являются относительно новыми явлениями
в истории науки. Эндокринная система
была недосягаемой частью организма человека
вплоть до начала 20 века. До этого исследователи
не могли разгадать тайны эндокринных
образований ввиду того, что не могли выделить
и изучить выделяемые ими жидкости («соки»
или «секреты»). Учёные не обнаруживали
ни «соков», ни специальных выводных протоков,
по которым произведённая жидкость обычно
вытекает наружу. Поэтому единственным
методом исследования функций эндокринной
железы был метод иссечения части или
целого органа.
Учёные
– историки утверждали, что об органах
эндокринной системы на Востоке
знали ещё в глубокой древности
и почтительно величали их «железами
судьбы». По мнению восточных врачевателей,
эти железы являлись приёмниками
и трансформаторами космической
энергии, вливающейся в невидимые
каналы (чакры) и поддерживающей жизненные
силы человека. Считалось, что слаженную
работу «желёз судьбы» могут расстроить
катастрофы, происходящие по воле злого
рока.
Упоминание
о заболевании, скорее всего сахарном
диабете, содержится в египетских папирусах
1500 г. до н. э.. Зоб и эффекты кастрации
животных и человека принадлежат
к первым клиническим описаниям
болезней, эндокринная природа которых
была доказана впоследствии. Старые клинические
описания эндокринных заболеваний были
сделаны не только на Западе, но и древнем
Китае и Индии.
Если
расположить значительные открытия
во многих областях эндокринологии по
времени, то полученная картина отразит
в миниатюре историю всей биологии и медицины.
После отрывочных клинических наблюдений,
сделанных в древности и средневековье,
эти науки прогрессировали крайне медленно.
Во второй половине 19 века произошёл быстрый
скачок в развитии многих областей медицины,
как в отношении качества клинических
исследований, так и в понимании механизмов
заболеваний. Этот процесс был обусловлен
сложностью взаимосвязью исторических
причин.
Во-первых,
промышленная революция привела
к накоплению капиталов, которые использовались
для развития многих наук, главным образом
химии и биологии.
Другая
революция, свершившаяся во второй половине
19 века и имевшая фундаментальное
значение для развития не только эндокринологии,
но и медицины и биологии, состояла в появлении
экспериментального моделирования на
животных. Клод Бернар и Оскар Минковский
продемонстрировали возможность проведения
контролируемых и воспроизводимых опытов
в лабораторных условиях. Иными словами,
была создана возможность «перекрёстного
допроса» природы. Без деятельности этих
первооткрывателей мы бы были лишены большей
части современных знаний в области эндокринологии.
Изучение всех тех веществ, которые называются
гормонами, начиналось с опытов на целых
животных (а часто и предшествовавших
им наблюдений над больными людьми). Эти
вещества именовались веществом «Х» или
фактором «?». Постулаты « Коха» для эндокринологии
предусматривали следующий порядок работы:
1.
Удаление предполагаемой
железы.
После удаления какой-либо эндокринной
железы возникает комплекс расстройств,
обусловленных выпадением регуляторных
эффектов тех гормонов, которые вырабатываются
в этой железе. Вследствие травматичности
оперативного вмешательства вместо хирургического
удаления эндокринной железы может быть
использовано введение химических веществ,
нарушающих их гормональную функцию. Например,
введение животным аллоксана нарушает
функцию?-клеток поджелудочной железы,
что приводит к развитию сахарного диабета,
проявления которого практически идентичны
расстройствам, наблюдаемым после экстирпации
поджелудочной железы. 1
2.
Описание биологических
эффектов операции.
Например, предположение о наличии эндокринных
функций у поджелудочной железы нашло
подтверждение в опытах И. Меринга и О.
Минковского (1889), показавших, что ее удаление
у
собак
приводит к выраженной
гипергликемии и глюкозурии; животные
погибали в течение 2-3 нед. после операции
на фоне явлений тяжелого сахарного диабета.
В последующем было установлено, что эти
изменения возникают из-за недостатка
инсулина - гормона, образующегося в островковом
аппарате поджелудочной железы.
3.
Введение экстракта
железы.
4.
Доказательство того,
что введение экстракта
ликвидирует симптомы
отсутствия железы.
5.
Выделение, очистка
и идентификация
активного начала.
В
период второй мировой войны
в области эндокринологии было
накоплено большое количество
данных, многие из которых имели
фундаментальное значение для
последующего развития науки.
После же войны в связи с
появлением множества новых методик
произошло вообще беспрецедентное ускорение
темпа исследований. И в настоящее время
в результате резкого притока технических
и творческих сил количество публикаций,
как по эндокринологии, так и по всем другим
аспектам медико-биологических знаний
растёт с впечатляющей быстротой. Это
означает постоянное поступление новых
данных, что требует периодического пересмотра
старых представлений в их свете. 2
XX век
ознаменовался рождением науки
о гормонах, или эндокринологии.
Само слово «гормон» было введено
в 1905 г. британским физиологом, профессором
Эрнстом Старлингом на лекции в Королевском
колледже медиков в Лондоне. Оно было образовано
двумя профессорами Кембриджского университета
от греческого слова hormao, что значит «быстро
приводить в действие», «поднимать» или
«возбуждать». Старлинг использовал его
для описания «химических носителей»,
выбрасываемых в кровь железами внутренней
секреции, или эндокринными железами (endon
- внутренний + krino - вырабатывать), например,
семенниками, надпочечниками и щитовидной
железой, а также из внешних, экзокринных
(exo - внешний) желез, таких как слюнные
и слезные железы. Эта новая наука очень
быстро развивалась, возбуждая умы не
только медиков, но и общества.
Как правило,
история изучения любого гормона
проходит четыре стадии.
Сначала
наблюдается эффект, который производит
на организм секрет, выделяемый железой.
Во-вторых,
разрабатываются методы определения
внутреннего секрета и степени
его влияния на организм. Сначала
это делается посредством биологических
анализов с целью определения
влияния гормона на организм, в
котором его не хватает. Позже
устанавливаются химические методы
такого измерения.
В-третьих,
гормон выделяют из железы и изолируют.
И наконец,
в-четвертых, его структуру определяют
химики, и его синтезируют. 3
В настоящее
время у исследователей, начинающих
с наблюдений на уровне целостного организма,
по мере продвижения работы возникает
всё больше и больше вопросов до тех пор,
пока они не пытаются решить исходную
проблему на молекулярном уровне. Здесь
в свои руки эндокринологическое исследование
берёт биологическая химия и её раздел
– молекулярная биология (эндокринология).
Как только
появляются новые морфологические,
химические, электрофизиологические,
иммунологические и другие методики, они
находят очень быстрое применение в эндокринологии.
Например, в 30 – 40х годах для изучения
стероидов применялись весьма сложные
методы. Это обусловило большие успехи
в понимании структуры и биосинтеза стероидных
гормонов. Возможность использования
радиоактивных изотопов, появившаяся
в конце 40 - 50х годов, расширила наши знания
о многих аспектах йодного цикла, промежуточного
обмена, транспорта ионов и т. д. Для исследования
функциональной активности эндокринной
железы, может быть использована ее способность
захватывать из крови и накапливать определенное
соединение. Известно, например, что щитовидная
железа активно поглощает йод, который
затем используется для синтеза тироксина
и трийодтиронина. При гиперфункции щитовидной
железы накопление йода усиливается, при
гипофункции наблюдается обратный эффект.
Интенсивность накопления йода может
быть определена путем введения в организм
радиоактивного изотопа 131I с последующей
оценкой радиоактивности щитовидной железы.
В качестве радиоактивной метки могут
быть введены также соединения, которые
используются для синтеза эндогенных
гормонов и включаются в их структуру.
В последующем можно определить радиоактивность
различных органов и тканей и оценить,
таким образом, распределение гормона
в организме, а также найти его органы-мишени.
Позднее
для изучения многих белков, в том
числе гормональных рецепторов, было
творчески использовано сочетание
электрофореза в поликриламидном
геле с радиоавтографией. Одновременно
с этими впечатляющими успехами
в химии ещё более плодотворным
оказалось применение гистохимических,
иммуногистохимических и электронно-микроскопических
методов.
Все варианты
хроматографии – колоночная, тонкослойная,
бумажная, многомерная, газо-жидкостная
(с масс-спектрометрией или без
неё), высокоэффективная жидкостная –
использовались эндокринологами тотчас
же после их появления. Они позволили получить
важные сведения не только об аминокислотной
последовательности пептидов и белков,
но и о липидах (особенно простагландинах
и близких к ним веществах), углеводах
и аминах.
По мере
разработки молекулярно-биологических
методов исследования эндокринологи
быстро применяют их для изучения
механизмов действия гормонов. В настоящее
время метод рекомбинантных ДНК
используется не только для этой цели,
но и для производства белковых гормонов.
Действительно, трудно назвать биохимический
или физиологический метод, который
не был бы взят на вооружение эндокринологами. 4
1.2.
Обзор современных методов
исследования эндокринной
системы
При обследовании
больных с подозрением на эндокринную
патологию, кроме сбора анамнеза
заболевания, осмотра и жалоб
больного, используют следующие методы
диагностики: общие
лабораторные методы (клинические
и биохимические), гормональное
исследование, инструментальные
методы, молекулярно-генетические
методы.
В большинстве
случаев гормональное
исследование
имеет не ключевое, а верифицирующее
значение для постановки диагноза. Для
постановки диагноза ряда эндокринных
заболеваний гормональное исследование
вообще не используется (несахарный и
сахарный диабет); в ряде же случаев гормональное
исследование имеет диагностическое значение
только в комплексе с биохимическими показателями
(уровень кальция при гипертиреозе).
При гормональном
исследовании может быть выявлено
снижение продукции того или иного
гормона, повышение и его нормальный
уровень (таб.1). Наиболее часто используемыми
в клинической практике методами определения
гормонов являются различные модификации
радиоиммунного метода
. Эти методы
основаны на том, что меченный радиоактивной
меткой гормон и гормон, содержащийся
в исследуемом материале, конкурируют
между собой за связывание со специфическими
антителами: чем больше в биологическом
материале содержится данного гормона,
тем меньше свяжется меченых молекул гормона,
так как количество гормонсвязывающих
участков в образце постоянно. Более 20
лет назад Berson и Yalow предложили радиоиммунологический
метод определения инсулина.
Этот метод основывался на их наблюдении,
согласно которому в периферической крови
больных диабетом, получавших инсулин,
присутствует белок (который, как было
показано позднее, является глобулином),
связывающий инсулин, меченный 131I. Значение
этих данных и последующей разработки
радиоиммунологического метода определения
инсулина подчеркивается присуждением
Yalow и Berson нобелевской премии.
Вскоре после первых сообщений этих исследователей
другими лабораториями были разработаны
и описаны соответствующие методы для
определения других гормонов. В этих методах
применяются либо антитела, либо сывороточные
белки, связывающие определенный гормон
или лиганд и несущий радиоактивную меткугормон,
конкурирующий со стандартным гормоном
или гормоном, присутствующим в биологической
пробе.
Принцип
радиорецепторного
метода
по существу не отличается
от радиоиммунологического, только гормон,
вместо того чтобы связываться с антителами,
связывается со специфическим гормональным
рецептором плазматической мембраны или
цитозоля. Специфические рецепторы большинства
полипептидных гормонов располагаются
на наружной поверхности плазматической
мембраны клеток, тогда как рецепторы
биологически активных стероидов, а также
тироксина и трийодтиронина - в цитозоле
и ядрах. Чувствительность радиорецепторного
анализа ниже, чем радиоиммунологического
и большинства биологических методов
в системах in vitro. Для того чтобы взаимодействовать
со своим рецептором, гормон должен иметь
соответствующую конформацию, т. е. быть
биологически активным. Возможна ситуация,
в которой гормон теряет способность связываться
со своим рецептором, но продолжает взаимодействовать
с антителами в системе для радиоиммунологического
анализа. Это расхождение отражает тот
факт, что антитела и рецепторы «узнают»
разные участки молекулы гормона.
Предложен
ряд радиорецепторных методов гормонального
анализа. Обычно получают ткань специфического
для данного гормона органамишени
и с помощью стандартных методик
выделяют из нее рецепторы. Изолированные
рецепторы плазматической мембраны
в осадке при хранении в условиях
температуры менее - 20 °С относительно
стабильны. Однако солюбилизированные
рецепторы полипептидных и стероидных
гормонов, выделенные из плазматических
мембран либо из цитозоля и не связанные
с лигандами, оказываются нестабильными,
что проявляется снижением их способности
связывать специфические гормоны, даже
если они хранились в замороженном виде,
сравнительно недолго.
В последнее
время наибольшее распространение получили
нерадиоактивные методики. В качестве
стандартного метода определения различных
соединений в клинической химии все большее
распространение получает иммуноанализ
,
отличающийся хорошей чувствительностью,
специфичностью и широкой сферой применения.
В частности, иммуноанализ применяют для
определения гормонов. К числу таких методов
относятся:
- 1) иммуноферментный
анализ (ИФА), твердофазный ИФА типа ELISA
или гомогенный ИФА типа EMIT.
- 2) флуоресцентный
иммуноанализ (ФИА), базирующийся на измерении
усиления, гашения или поляризации флуоресценции
или на изучении флуоресценции с разрешением
во времени.
- 3) био-
или хемилюминесцентный иммуноанализ.
1) быть применимой как для двухсайтового иммунометрического анализа белков, так и для прямых конкурентных анализов гаптенов, основанных на принципе связывания.
2) иметь соответствующие чувствительность, точность и рабочий диапазон определяемых концентраций с минимальным разбросом результатов во всем диапазоне.
3) легко совершенствоваться с целью дальнейшего повышения чувствительности и упрощения анализа.
Потенциально в методике должна быть заложена возможность ее усовершенствования и применения к анализам других веществ, внелабораторным и безразделительным анализам и к одновременному определению нескольких веществ (так называемому множественному иммуноанализу). Идеальным методам иммуноанализа, в наибольшей степени, соответствуют люминесцентные или фотоэмиссионные методы, в которых детекция метки проводится по регистрации излучения света.
Люминесценция - это эмиссия света веществом, находящимся в электронно-возбужденном состоянии. Существуют несколько типов люминесценции, различающихся только источниками энергии, которая переводит электроны в возбужденное состояние, т.е. на более высокий энергетический уровень, а именно:
1) Радиалюминесценция, в которой возбуждение соответствующего флуорофора достигается за счет поглощения энергии, выделяющейся в процессе необратимого радиоактивного распада. Возбужденный флуорофор излучает свет, возвращаясь в основное состояние.
2) Хемилюминесценция, в которой возбуждение достигается в результате химической реакции (обычно необратимой реакции окисления). Если химическая реакция осуществляется в биологических системах под действием ферментов, то в этом случае обычно употребляют термин биолюминесценция. Если химическая реакция инициируется повышением температуры реагентов, то такой тип люминесценции называют термохемилюминесценцией, если же реакцию инициирует электрический потенциал, то соответствующее явление называют электрохемилюминесценцией.
3) Фотолюминесценция, в которой возбуждение вызывают фотоны инфракрасного, видимого или ультрафиолетового света. Фотолюминесценцию можно далее подразделить на флуоресценцию, когда возбужденная молекула быстро возвращается в исходное состояние через синглетное состояние, и фосфоресценцию, когда возбужденная молекула возвращается в исходное состояние через триплетное состояние. Эмиссия фосфоресценции затухает намного медленнее. Испускаемые кванты света имеют большую длину волны. Фотолюминесценция отличается от радио- и хемилюминесценции тем, что она обычно обратима, и поэтому в данной системе ее можно индуцировать повторно (поскольку образование возбужденного интермедиата и последующая его инактивация путем эмиссии света не приводят к химическим превращениям).
Кроме этих методов, своё значение полностью не потеряли химические методы определения ряда веществ (обычно это метаболиты гормонов и их предшественников). Для очистки белковых фракций и изучения гормонов часто используют хроматографию . Жидкостная хроматография находит широкое применение в качестве экспрессного и селективного аналитического метода при разделении и идентификации различных веществ. Жидкостная хроматография (ЖХ) в ее классическом варианте (при атмосферном давлении) и высокоскоростная, или ВЭЖХ при повышенном давлении - оптимальный метод анализа химически и термически нестойких молекул, высокомолекулярных веществ с пониженной летучестью, что объясняется особой ролью подвижной фазы: в отличие от газообразной элюент в ЖХ выполняет не только транспортную функцию. Природа и строение компонентов подвижной фазы контролируют хроматографическое поведение разделяемых веществ. Среди наиболее типичных объектов жидкостной хроматографии белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, красители, полисахариды, взрывчатые вещества, лекарственные препараты, метаболиты растений и животных. Жидкостная хроматография, в свою очередь, разделяется на жидкостно-адсорбционную (разделение соединений происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться с поверхности адсорбента), жидкостно-жидкостную, или распределительную (разделение осуществляется за счет различной растворимости в подвижной фазе - элюенте и неподвижной фазе, физически сорбированной или химически привитой к поверхности твердого адсорбента), ионообменную хроматографию, где разделение достигается за счет обратимого взаимодействия анализируемых ионизирующихся веществ с ионными группами сорбента - ионита. Особое место в использовании методов жидкостной хроматографии в медицине занимают эксклюзионная, или гель-хроматография и аффинная, или биоспецифическая. В основе этого варианта ЖХ лежит принцип разделения смеси веществ по их молекулярным массам. В эксклюзионной (от англ. exclusion - исключение; устаревшее название - ситовая) хроматографии молекулы веществ разделяются по размеру за счет их различной способности проникать в поры сорбента. Подвижная фаза - жидкость, а неподвижная - та же жидкость, заполнившая поры сорбента (геля). Если молекулам анализируемого вещества недоступны эти поры, то соответствующее соединение выйдет из колонки раньше, чем то, у которого размеры молекул меньше. Молекулы или ионы, размеры которых находятся между максимальным и минимальным диаметром пор геля, разделяются на отдельные зоны. Особенно интенсивное развитие эксклюзионная хроматография получила в последние два десятилетия, чему способствовало внедрение в химическую и биохимическую практику сефадексов - декстрановых гелей, поперечно сшитых эпихлоргидрином. На различных типах сефадексов можно фракционировать химические вещества с различными молекулярными массами, поэтому их широко используют для выделения и очистки биополимеров, пептидов, олиго- и полисахаридов, нуклеиновых кислот и даже клеток (лимфоцитов, эритроцитов), в промышленном производстве различных белковых препаратов, в частности ферментов и гормонов. 5 Аффинная хроматография отличается чрезвычайно высокой избирательностью, присущей биологическим взаимодействиям. Нередко одна хроматографическая процедура позволяет очистить нужный белок в тысячи раз. Это оправдывает затраты усилий на приготовление аффинного сорбента, что не всегда оказывается легкой задачей ввиду опасности утраты биологическими молекулами способности к специфическому взаимодействию в ходе их ковалентного присоединения к матрице. 6
При изучении функционального состояния эндокринных желёз используются следующие методические подходы:
1. Определение исходного уровня того или иного гормона.
2. Определение уровня гормона в динамике с учётом циркадного ритма секреции.
3. Определение уровня гормона в условиях функциональной пробы.
4. Определение уровня метаболита гормона.
Таблица
1. Патогенез эндокринных заболеваний 7
Наиболее
часто в клинической практике
используется определение базального
уровня того или иного гормона. Обычно
кровь берётся натощак утром,
хотя приём пищи не отражается на продукции
многих гормонов. Для оценки деятельности
многих эндокринных желёз (щитовидной,
паращитовидных) оценки базального уровня
гормонов вполне достаточно. При определении
базального уровня гормона определённые
сложности могут возникнуть в
связи с циркуляцией в крови
нескольких молекулярных форм одного
и того же гормона. В первую очередь
это касается паратгормона.
Большинство
гормонов циркулирует в крови
в связанном состоянии с белками-переносчиками.
Как правило, уровень свободного,
биологически активного гормона
в крови в десятки или сотни
раз ниже, чем общий уровень
гормона.
Уровни
большинства гормонов имеют характерную
суточную динамики (циркадианный ритм
секреции), при этом очень часто
это динамика приобретает клиническое
значение. Наиболее важна и иллюстративна
в этом плане динамика продукции
кортизола (рис. 1.1). 8
Другими
примерами в этом плане являются
пролактин и гормон роста, ритм секреции
которых также определяется циклом
«сон-бодрствование». В основе патогенеза
ряда эндокринных заболеваний лежит
нарушение суточного ритма продукции
гормона.
Помимо
циркадианного ритма, на уровне гормона
в крови может отражаться большинство
биологических параметров. Для многих
гормонов референтные показатели в
значительной мере зависят от возраста
(рис. 1.2) 9 , пола, фазы менструального
цикла.
На уровень
ряда гормонов могут оказывать влияние
не только сопутствующие соматические
заболевания и принимаемые по поводу них
лекарственные препараты, но и такие факторы
как стресс (кортизол, адреналин), особенности
экологии (уровень тироксина в регионах
с разным потреблением йода), состав принимаемой
накануне пищи (С-пептид) и многие другие.
Основополагающим
принципом оценки деятельности гипофиз-зависимых
(щитовидная железа, кора надпочечников,
гонады) и ряда других эндокринных желёз
является определение так называемых
диагностических пар гормонов. В большинстве
случаев продукция гормона регулируется
механизмом отрицательной обратной связи.
Обратная связь может иметь место между
гормонами, принадлежащими к одной системе
(кортизол и АКТГ), или между гормонами
и его биологическим эффектором (паратгормон
и кальций). Кроме того, между гормонами,
составляющими пару, не обязательно должно
существовать прямое взаимодействие.
Иногда оно опосредовано другими гуморальными
факторами, электролитами и физиологическими
параметрами (объем почечного кровотока,
уровень калия и ангиотензин для пары
ренин-альдостерон). Изолированная оценка
показателей, составляющих пару, может
стать причиной ошибочного заключения.
Несмотря
на улучшение методов гормонального
анализа, функциональные пробы и
сегодня имеют большое диагностическое
значение в диагностике эндокринопатий.
Функциональные пробы подразделяются
на стимуляционные и супрессивные (подавляющие).
Общий принцип проведения проб заключается
в том, что стимуляционные пробы назначаются
при подозрении на недостаточность эндокринной
железы, а супрессивные – при подозрении
на её гиперфункцию.
Наряду
с оценкой уровня гормонов в крови
определённое диагностическое значение
в ряде случае случаев может иметь
определение их экскреции с мочой.
Диагностическая ценность этих исследований,
например определение экскреции
свободного кортизола, существенно меньше
таковой для современных функциональных
тестов. Аналогичным образом в настоящее
время практически полность перестали
использовать определение экскреции метаболитов
гормонов, единственным исключением является
определение уровня метаболитов катехоламинов
для диагностики феохромоцитомы.
В последние
годы широкое распространение получили
полностью автоматизированные методы
гормонального исследования, что
позволяет снизить число таких ошибок,
как неправильное взятие крови, хранение,
доставка и другие «человеческие факторы».
Из
инструментальных методов
исследования
наиболее часто используют ультразвуковое
исследование (УЗИ), рентгенографию, компьютерную
томографию (КТ), и магнитно-резонансную
томографию (МРТ). Кроме того, в эндокринологии
применяют специальные методы: ангиографию
с селективным забором крови, оттекающей
от эндокринной железы, радиоизотопное
исследование (сцинтиграфия щитовидной
железы), денситометрия костей. Основные
инструментальные методы, использующиеся
для изучения эндокринных желёз представлены
в таблице 2.
Молекулярно-генетические
методы исследования.
Бурное
развитие науки за последние несколько
десятилетий и исследования в области
молекулярной биологии, медицинской генетики,
биохимии, биофизики, тесно смыкающиеся
с микробиологией, иммунологией, онкологией,
эпидемиологией и т.д., привели к созданию
и активному внедрению в практику диагностических
лабораторий молекулярно-биологических
методов исследований генома человека,
животных, растений, бактерий и вирусов.
Эти методы чаще всего называют ДНК-исследованиями.
Методы
ДНК-исследований позволяют осуществлять
раннюю и более полную диагностику различных
заболеваний, своевременно проводить
дифференциальную диагностику и осуществлять
контроль эффективности терапии. Активное
развитие методов ДНК-диагностики и внедрение
их в практику позволяют предположить,
что недалек тот момент, когда эти методы
значительно сузят круг задач более традиционных
диагностических исследований, какими
являются методы цитогенетики, а может,
и вытеснят их из практической медицины
в научную сферу.
Таблица
2. Основные инструментальные методы
исследования
эндокринных желёз 10
В настоящее
время имеется два направления
ДНК-диагностики: гибридизационный анализ
нуклеиновых кислот и диагностика с использованием
полимеразной цепной реакции.
ПЦР сразу
же была внедрена в практику, что
позволило поднять медицинскую диагностику
на качественно новый уровень. Метод стал
настолько популярен, что сегодня уже
трудно представить работу в области молекулярной
биологии без его использования. Особенно
бурное развитие метод ПЦР получил благодаря
международной программе «Геном человека».
Были созданы современные технологии
секвенирования (расшифровки нуклеотидных
последовательностей ДНК). Если в недавнем
прошлом для расшифровки ДНК размером
в 250 пар нуклеотидов (п. н.) требовалась
неделя, то современные автоматические
секвенаторы позволяют определять до
5000 п. н. в сутки. Это, в свою очередь, способствует
значительному росту баз данных, содержащих
информацию о последовательностях нуклеотидов
в ДНК. В настоящее время предложены всевозможные
модификации ПЦР, описаны десятки различных
применений метода в том числе «лонг-ПЦР»,
позволяющая копировать сверхдлинные
последовательности ДНК. За открытие ПЦР
К. В. Mullis в 1993 году был удостоен Нобелевской
премии в области химии.
Все подходы
к генодиагностике могут быть
выделены в несколько основных групп:
1. Методы
идентификации определенных участков
ДНК.
2. Методы
определения первичной последовательности
нуклеотидов в ДНК.
3. Методы
определения содержания ДНК и
анализа клеточного цикла. 11
ПЦР позволяет
найти в исследуемом материале
небольшой участок генетической
информации, заключенный в специфической
последовательности нуклеотидов ДНК
любого организма среди огромного
количества других участков ДНК и
многократно размножить его. ПЦР
– это "in vitro" аналог биохимической
реакции синтеза ДНК в клетке.
ПЦР -
это циклический процесс, в каждом цикле
которого происходит тепловая денатурация
двойной цепи ДНК-мишени, последующее присоединение
коротких олигонуклеотидов-праймеров
и наращивание их с помощью ДНК-полимеразы
путем присоединения нуклеотидов. В результате
накапливается большое количество копии
исходной ДНК-мишени, которые легко подаются
детекции.
Результатом
открытия ПЦР стало немедленное
практическое использование метода.
В 1985 г. была опубликована статья, в
которой была описана тест-система
для диагностики серповидно- клеточной
анемии на основе ПЦР. Начиная с 1986 г. К
настоящему времени ПЦР посвящено более
10000 научных публикаций. Перспективы использования
ПЦР представляются более чем впечатляющими. 12
Цитохимические
методы исследования.
Эти методы
представляют собой варианты описанных
биологических исследований in vitro. Они
обычно обладают большей чувствительностью,
чем радиоиммунологические методы,
но значительно более громоздки
и дороги при расчете на одно определение.
Результаты цитохимических биологических
исследований количественно оценивают
на гистологических срезах с помощью
специального устройства - микроденситометра.
Гистологические срезы готовят из специфических
для данного гормона тканей или клетокмишеней,
до того подвергшихся воздействию разных
концентраций стандартного и испытуемого
гормона. С помощью денситометра сканируют
область диаметром 250 - 300 нм для количественной
оценки цветной реакции, обусловленной
изменением редокссостояния объекта под
влиянием гормональной стимуляции. Для
количественного анализа используют гистологические
красители, чувствительные к этим изменениям.
Первая
система цитохимического биологического
исследования была разработана для
АКТГ, и тканьюмишенью в этой системе
служила кора надпочечников. Другие
способы биологического определения
АКТГ либо слишком малочувствительны,
либо требуют больших объемов
плазмы. Таким образом, цитохимическое
определение редокс-состояния ткани
является ценным средством анализа
нормальной и измененной функции
системы гипоталамус-гипофиз- надпочечники
по уровню АКТГ.
Разработан цитохимический метод определения
и ЛГ, но при этом встретились существенные
трудности, связанные со значительными
колебаниями результатов разных определений
и непостоянной чувствительностью объекта,
что, возможно, отражает известные биологические
расхождения у разных животных. Чувствительные
специфические цитохимические методы
предложены для определения паратгормона,
АДГ и тиротропина.
При дальнейшем
усложнении оборудования, которое позволит
увеличить число исследований в
одном определении, этот метод может
найти более широкое применение.
Он особенно привлекателен потому,
что не требует использования
радиоактивных соединений. Цитохимические
методы нешироко применяются в клинике
и используются в основном в качестве
чувствительного способа в научных
исследованиях. 13
1.3.
Современные методы
исследования эндокринной
системы на примере
исследования щитовидной
железы
В своей
работе, ограниченной по объёму, современные
методы исследования эндокринной системы
в норме и патологии, я рассмотрю на примере
исследования эндокринной железы, что
актуально, в связи с большим распространением
заболеваний щитовидной железы в республике
Башкортостан.
1.
Ультразвуковое исследование.
УЗИ позволяет
верифицировать достаточно субъективные
данные пальпации. Оптимальными для
исследования служат датчики с частотой
7,5 Мгц и 10 Мгц. В настоящее время
используется цветное доплеровское
картирование, что позволяет визуализировать
мелкие сосуды в щитовидной железе
и дает информацию о направлении
и средней скорости потока. Возможности
метода зависят от опыта и квалификации
специалиста, проводящего исследование.
Принцип метода заключается в том, что
ультразвук, посылаемый частыми импульсами,
проникает в органы человека, отражается
на границе раздела сред с различным ультразвуковым
сопротивлением, воспринимается прибором
и воспроизводится на экране и ультрафиолетовой
бумаге. Метод безвреден и противопоказаний
не имеет (рис.1.3).
Рис.1.3.
УЗИ щитовидной железы.
Сейчас
также широко используют комплексное
ультразвуковое исследование с использованием
цветного доплеровского
картирования (ЦДК),
(рис.1.4)
. 14
Рис. 1.4.
АИТ с узлообразованием щитовидной железы
в режиме ЦДК.
2.
Тонкоигольная пункцинная
биопсия щитовидной
железы.
Тонкоигольная
пункционная биопсия ЩЖ является
единственным дооперационным методом
прямой оценки структурных изменений
и установления цитологических параметров
образований в щитовидной железе.
Эффективность получения адекватного
цитологического материала при
тонкоигольной пункционной биопсии
существенно повышается, если указанная
диагностическая процедура проводится
под контролем УЗИ, что позволяет
выявить наиболее измененные участки
щитовидной железы, а также выбрать
оптимальное направление и глубину
пункции. 15
3.
Цитологическое исследование.
Цитологическая
диагностика образований в щитовидной
железе базируется на совокупности определенных
признаков, таких как количество полученного
материала, его клеточного состава, морфологические
особенности клеток и их структурных группировок,
качество мазка и т.д.
4.
Радиоизотопное исследование (скенирование),
сцинтиграфия.
Радиоизотопное
сканирование (скенирование) - способ получения
двухмерного изображения, отражающего
распределение радио-фармпрепарата в
различных органах при помощи аппарата
- сканера.
Рис.1.6.
Результат радиоизотопного скенирования
щитовидной
железы
Скенирование позволяет определить размеры
щитовидной железы, интенсивность накопления
в ней и в отдельных ее участках радиоактивного
йода, что позволяет оценить функциональное
состояние, как всей железы, так и очаговых
образований (рис.1.6).
Сцинтиграфия
-
метод функциональной визуализации, заключающийся
во введении в организм
радиоактивных изотопов
и получении изображения
путём определения испускаемого ими
излучения
.
Пациенту вводят
радиоиндикатор
- препарат, состоящий
из молекулы-вектора и радиоактивного
маркера. Молекула-вектор поглощается
определённой структурой организма (орган,
жидкость). Радиоактивная метка служит
«передатчиком»: испускает гамма-лучи,
которые регистрируются гамма-камерой.
Количество вводимого радиофармацевтического
препарата таково, что испускаемое им
излучение легко улавливается, но при
этом он не оказывает токсического воздействия
на организм.
Для сцинтиграфии
щитовидной железы наиболее часто используется
изотоп технеция - 99m Tc-пертехнетат.
Использование 131 йода - ограничивается
выявлением функционирующих метастазов
рака щитовидной железы. Для диагностики
загрудинного и абберантного зоба, а также
в ряде случаев при ворожденном гипотиреозе
(атиреоз, дистопия, дефект органификации)
использует 123 йод. 16
5.
Определение уровня
ТТГ и тироидных
гормонов.
Исследование
уровня ТТГ и тироидных гормонов
(свободный тироксин и трийодтиронин)
показано всем с подозрением на патологию
щитовидной железы. В настоящее время
целесообразнее проводить исследование
именно свободных фракций тиреоидных
гормонов в комплексе с определением уровня
ТТГ.
6.
Определение уровня
тироглобулина в
крови.
Повышенное
содержание тиреоглобулина в крови
свойственно многим тиреоидным заболеваниям,
его выявляют и в течение 2-3 недель
после пункционной биопсии, а также
в течение 1-2 месяцев после операции на
щитовидной железе.
7.
Определение уровня
кальцитонина в
крови.
У больных,
имеющих отягощенный семейный анамнез
по медуллярному раку щитовидной железы
(синдром множественной эндокринной
неоплазии 2-го и 3-го типов), следует
в обязательном порядке определять
уровень кальцитонина в крови. Во
всех других случаях определение
кальцитонина не показано.
Нормальное содержание кальцитонина в
крови не превышает
10 пг/мл.Уровень данного маркера более
200 пг/мл, является важнейшим диагностическим
критерием медуллярного рака щитовидной
железы.
8. Испытание
функций щитовидной железы.
Тесты
функций щитовидной железы это тесты
крови, используемые для оценки, насколько
эффективно работает щитовидная железа.
Эти испытания включают проверку
стимулирующего гормона щитовидной
железы (TSH), проверку тироксина (T4), трийодтиронина
(T3), тест тироксин-связующего глобулина
(TBG), тест трийодтиронина на уровень
смол (T3RU), и долго-действующий тест
стимулятора щитовидной (LATS).
Тесты проверки функций щитовидной железы
используются для:
- помощи в
диагностировании пониженой активности
щитовидной железы (гипотиреоз), и повышенной
активности щитовидной железы (гипертиреоз)
оценки деятельности щитовидной железы
мониторинга реакции на терапию щитовидной
TSH "говорит" щитовидной железе выделять гормоны тироксин (T4) и трийодтиронин (T3). Перед использованием тестов TSH использовались стандартные анализы крови, измеряющие уровень T4 и T3 для определения того, работает ли щитовидная железа должным образом. Тест трийодтиронина (T3) измеряет количество этого гормона в крови. T3, как правило, присутствует в очень малых количествах, но оказывает значительное влияние на обмен веществ. Он является активным компонентом гормонов щитовидной железы.
Тест тироксин-связующего
глобулина (ТСГ)
проверяет уровни этого
вещества в крови, которые производятся
в печени. ГТД привязывается к T3 и T4, предотвращает
смыв гормонов из крови почками, и освобождает
их тогда и там, где они необходимы для
регулирования функций тела.
Тест трийодтиронина
на поглощение смол (T3RU)
измеряет уровни
T4 в крови. Лабораторный анализ этого теста
занимает несколько дней, и он используется
реже, чем испытания, результаты которых
доступны быстрее.
Тест стимулятора
щитовидной железы длительного
действия (LATS)
показывает, содержит ли
кровь стимулятор щитовидной железы длительного
действия. Если присутствие в крови не
в норме, LATS заставляет щитовидную производить
и выделять аномально большое количество
гормонов.
9. Компьютерная, магнитно-резонансная
томография, трансмиссионная
оптическая томография.
КТ и МРТ являются высокоинформативными неинвазивными методами, при помощи которых визуализируется щитовидная железа. Однако, данные исследования выполняются в настоящее время достаточно редко из за высокой стоимости и малодоступности соответствующей аппаратуры. Наряду с оценкой локализации щитовидной железы, ее контуров, формы, размеров, структуры, соотношения с прилежащими тканями, размеров и структуры регионарных лимфоузлов, КТ позволяет определить денситометрическую плотность образований в щитовидной железе. Как КТ так и МРТ являются методами выбора в диагностике загрудинного зоба. Компьютерная томография (КТ) - метод рентгеновского исследования, основанный на неодинаковой поглощаемости рентгенологического излучения различными тканями организма, в основном используется в диагностике патологии щитовидной железы, брюшной области (печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, почки, надпочечники и др.)
Компьютерная томография позволяет получить сведения о конфигурации размерах, расположении и распространенности любого образования, поскольку этот метод дифференцирует по плотности твердые и мягкие ткани.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - инструментальный метод диагностики, с помощью которого в эндокринологии проводится оценка состояния гипоталамо-гипофизарно- надпочечниковой системы, скелета, органов брюшной полости и малого таза.
МРТ позволяет получить сведения о конфигурации костей, размерах, расположении и распространенности любого образования, поскольку этот метод дифференцирует по плотности твердые и мягкие ткани.
МРТ, в последние годы, приобретает все большее значение в диагностике патологии гипоталамо- гипофизарной области и становится методом выбора при обследовании больных с подозрением на наличие поражения именно этой области (рис.1.7).
Рис.1.7. Подготовка к МРТ.
В процессе магнитно-резонансной томографии подвижный стол с пациентом двигается через "туннель", генерирующий электромагнитное поле, которое в свою очередь создает излучение, позволяющее получить трехмерное изображение внутренней структуры организма.
Диагностируемые при помощи МРТ заболевания:
- ? опухоли
гипофиза (например,
пролактинома
, болезнь Иценко-Кушинга)
- ? образования
надпочечников (например, синдром Иценко-Кушинга,
альдостерома, феохромоцитома)
- ? остеопороз
- ? и
др.
- ? позволяет
получить срезы толщиной 2-3 мм в любой
плоскости
- ? возможность
по характеру сигнала судить не только
о наличии образования, но и о
его внутренней структуре (кровоизлияния,
кисты и т.д.)
- ? отсутствие
воздействия на пациента ионизирующей
радиации и практически полная безвредность,
что имеет значение при обследовании
детей, а также, при необходимости,
многократных повторных исследований.
Рис. 1.8. Система
CTLM - один из первых в мире серийных оптических
томографов.
10.
Иммунногистохимическое
исследование ткани
опухолей щитовидной
железы.
Проводятся
в ткани опухолей щитовидной железы,
получаемой в результате операции.
Основная цель данного исследования
- прогностическая. В ткани щитовидной
железы определяют наличие таких
веществ как р53 (генсупрессор роста
опухоли), CD44, Met (протеогликаны, ответственные
за метастазирование), РТС, ras-онкогенов
(онкогены, регулирующие опухолевую прогрессию)
и других. Наиболее важным в клинической
практике является выявление иммуннореактивности
р53, Met
и РТС в ткани раков щитовидной
железы. Наличие данных маркеров в ткани
опухоли - это признак быстрого (в течение
2-5 месяцев) развития метастатической
болезни у прооперированного пациента.
Исследование является дорогостоящим
и требует специального лабораторного
оборудования. В настоящее время определение
опухолевых маркеров в основном проводят
в специализированных онкологических
клиниках по определенным показаниям,
а именно - при наличии у больного других
прогностических признаков рецидива опухоли
или развития метастатической болезни
(низкодифференцированный рак щитовидной
железы, возраст больного старше 55 лет,
инвазия окружающих тканей опухолью и
др.). 18
11.
Иммунологические
методы.
К иммунологическим
методам в первую очередь относят иммуноферментный
анализ (ИФА). ИФА - метод выявления антигенов
или антител, основанный на определении
комплекса антиген-антитело за счет:
- предварительной
фиксации антигена или антитела на подложке;
добавления исследуемого образца и связывание фиксированных антигена или антитела с антигеном-мишенью или антителом-мишенью;
последующего добавления антигена или антитела, меченного ферментативной меткой с ее детекцией с помощью соответствующего субстрата, изменяющего свою окраску под действием фермента. Изменение цвета реакционной смеси свидетельствует о присутствии в образце молекулы-мишени.Определение продуктов ферментативных реакций при исследовании тестируемых образцов проводят в сравнении с контрольными пробами.
Исследование уровней антитиреоидных антител – иммунохемилюминесцентный метод . Исследована распространенность антител к антигенам ткани щитовидной железы: тиреоглобулину, тиреоидной пероксидазе и рецептору ТТГ у пациентов с диффузным токсическим зобом и эндокринной офтальмопатией. При обследовании у таких пациентов отмечается высокий уровень антител к рецептору ТТГ, который снижается на фоне тиреостатической терапии. 20 Показано, что определение антител к рецептору ТТГ и тиреоглобулину должно служить дополнительным диагностическим критерием при обследовании. 21
Методы определения антител к рецептору ТТГ:
1. Определение TBII
1.1. Радиорецепторный метод
1.1.1. С использованием свиного рТТГ (TRAK)
1.1.2. C использованием человеческого рТТГ, экспрессированного СНО-клетками (СНО-R)
1.1.3. С использованием рТТГ, экспрессированного лейкемическими летками (K562)
1.2. FACS
1.3. Иммунопреципитация
2. Биологические методы определения стимулирующих (TSAb) и блокирующих (TBAb) антител
2.1. Оценка продукции цАМФ (определяется с помощью РИА)
2.1.1. в FRTL-5 клетках
и т.д.................
Эндокринная система, или система внутренней секреции, состоит из желез внутренней секреции, названных так потому, что они выделяют специфические продукты своей деятельности - гормоны - непосредственно во внутреннюю среду организма, в кровь. Этих желез в организме восемь: щитовидная, около- или паращитовидная, зобная (вилочковая), гипофиз, эпифиз (или шишковидная железа), надпочечники (надпочечные железы), поджелудочная и половые железы (рис. 67).
Общая функция эндокринной системы сводится к осуществлению химической регуляции в организме, установлению связи между его органами и системами и поддержанию их функций на определенном уровне.
Гормоны эндокринных желез - вещества с очень высокой биологической активностью, т. е. действующие в очень малых дозах. Вместе с ферментами и витаминами они относятся к так называемым биокатализаторам. Кроме того, гормоны обладают специфическим действием - одни из них оказывают влияние на определенные органы, другие управляют определенными процессами в тканях организма.
Железы внутренней секреции участвуют в процессе роста и развития организма, в регуляции обменных процессов, обеспечивающих его жизнедеятельность, в мобилизации сил организма, а также в восстановлении энергетических ресуров и обновлении его клеток и тканей. Таким образом, помимо нервной регуляции жизнедеятельности организма (в том числе при занятиях спортом) существует эндокринная регуляция и гуморальная регуляция, тесно взаимосвязанные и осуществляемые по механизму «обратной связи».
Поскольку занятия физической культурой и особенно спортом требуют все более совершенных регулирования и корреляции деятельности различных систем и органов человека в сложных условиях эмоционального и физического напряжения, исследование функции эндокринной системы хотя и не вошло еще в широкую практику, но постепенно начинает занимать все большее место в комплексном исследовании спортсмена.
Правильная оценка функционального состояния эндокринной системы позволяет выявить патологические изменения в ней в случае нерационального применения физических упражнений. Под влиянием рациональных систематических занятий физической культурой и спортом эта система совершенствуется.
Адаптация эндокринной системы к физической нагрузке характеризуется не просто усилением активности желез внутренней секреции, а главным образом изменением взаимоотношений между отдельными железами. Развитие утомления при длительной работе также сопровождается соответствующими изменениями в активности желез внутренней секреции.
Эндокринная система человека, совершенствуясь под влиянием рациональной тренировки, способствует повышению адаптационных возможностей организма, что обусловливает улучшение спортивной работоспособности, в частности при развитии выносливости.
Исследование эндокринной системы сложно и обычно проводится в условиях стационара. Но существует ряд простых методов исследования, позволяющих в известной мере оценить функциональное состояние отдельных желез внутренней секреции, - анамнез, осмотр, пальпация, функциональные пробы.
Анамнез. Важными являются данные о периоде полового созревания. При расспросе женщин выясняют время начала, регулярность, длительность, обильность менструации, развитие вторичных половых признаков; при расспросе мужчин - время появления ломки голоса, растительности на лице и т. д. У лиц старшего возраста - время появления климактерического периода, т. е. время прекращения менструаций у женщин, состояние половой функции у мужчин.
Существенными являются сведения об эмоциональном состоянии. Например, быстрая смена настроения, повышенная возбудимость, беспокойство, сопровождаемые обычно потливостью, тахикардией, потерей веса, субфебрильной температурой, быстрой утомляемостью, могут свидетельствовать о повышении функции щитовидной железы. При понижении функции щитовидной железы отмечается апатия, которой сопутствуют вялость, медлительность, брадикардия и т. д.
Симптомы повышения функции щитовидной железы иногда почти совпадают с симптомами, появляющимися при перетренированности спортсмена. Этой стороне анамнеза следует придавать особое значение, поскольку у спортсменов наблюдаются случаи повышения функции щитовидной железы (гипертиреоз).
Выясняют наличие жалоб, характерных для больных сахарным диабетом, - на повышенные жажду и аппетит и др.
Осмотр. Обращают внимание на следующие признаки: пропорциональность развития отдельных частей тела у лиц высокого роста (нет ли непропорционального увеличения носа, подбородка, кистей рук и стоп, которое может свидетельствовать о гиперфункции передней доли гипофиза - акромегалии), на наличие пучеглазия, выраженного блеска глаз (наблюдается при гипертиреозе), одутловатости лица (отмечается при гипотиреозе), а также на такие признаки, как увеличение щитовидной железы, потливость или сухость кожи, наличие жира (преимущественное отложение жира в нижней части живота, ягодицах, бедрах и на груди характерно для ожирения, связанного с нарушением функции гипофиза и половых желез), резкое похудание (бывает при тиреотоксикозе, заболеваниях гипофиза - болезнь Симмондса и надпочечников - болезнь Адиссона).
Кроме того, при осмотре определяют волосяной покров на теле, поскольку рост волос зависит в большой мере от гормональных влияний половых желез, щитовидной железы, надпочечника и гипофиза. Наличие у мужчин волосяного покрова, характерного для женщин, может свидетельствовать о недостаточности функции половых желез. Мужской тип волосяного покрова у женщин может быть проявлением гермафродитизма - наличия у одного индивидуума признаков, характерных для обоих полов (такие лица к занятиям спортом не допускаются).
Чрезмерный рост волос на теле и конечностях, а у женщин и на лице (усы и борода) позволяют заподозрить опухоль коры надпочечника, гипертиреоз и др.
Пальпация. Из всех эндокринных желез непосредственной пальпации (как и осмотру) могут быть подвергнуты щитовидная железа и мужские половые железы; при гинекологическом исследовании - женские половые железы (яичники).
Функциональные пробы. При исследовании функции эндокринных желез применяется много таких проб. Наибольшее значение в спортивной медицине имеют функциональные пробы, используемые при исследовании щитовидной железы и надпочечников.
Функциональные пробы при исследовании функции щитовидной железы основаны на исследовании обменных процессов, регулируемых этой железой. Гормон щитовидной железы - тироксин стимулирует окислительные процессы, участвуя в регуляции различных видов обмена (углеводного, жирового, обмена йода и др.). Поэтому основным методом изучения функционального состояния щитовидной железы является определение основного обмена (количество энергии в килокалориях, расходуемое человеком в состоянии полного покоя), находящегося в прямой зависимости от функции щитовидной железы и количества выделяемого ею тироксина.
Величина основного обмена в килокалориях сопоставляется с должными величинами, рассчитанными по таблицам Гарриса - Бенедикта или по номограммам, и выражается в процентах к должной величине. Если основной обмен у обследуемого спортсмена превышает должный более чем на +10%, это позволяет предположить гиперфункцию щитовидной железы, если меньше на 10% - ее гипофункцию. Чем выше процент превышения, тем выраженнее гиперфункция щитовидной железы. При значительном гипертиреозе величина основного обмена может быть больше +100%. Снижение основного обмена более чем на 10% по сравнению с должным может указывать на гипофункцию щитовидной железы.
Функцию щитовидной железы можно исследовать также с помощью радиоактивного йода. При этом определяется способность щитовидной железы к его поглощению. Если в щитовидной железе через 24 часа сохраняется больше 25% введенного йода, это свидетельствует о повышении ее функции.
Функциональные пробы при исследовании функции надпочечников позволяют получить ценные данные. Надпочечники оказывают разностороннее влияние на организм. Мозговое вещество надпочечников, выделяя гормоны - катехоламины (адреналин и норадреналин), осуществляет связь между железами внутренней секреции и нервной системой, участвует в регуляции углеводного обмена, поддерживает тонус сосудов и мышцы сердца. Корковое вещество надпочечников выделяет альдостерон, кортикостероиды, андрогенные гормоны, играющие важнейшую роль в жизнедеятельности организма в целом. Все эти гормоны участвуют в минеральном, углеводном, белковом обмене и в регуляции целого ряда процессов в организме.
Напряженная мышечная работа усиливает функцию мозгового слоя надпочечников. По степени этого усиления можно судить о влиянии нагрузки на организм спортсмена.
Для определения функционального состояния надпочечников исследуется химический и морфологический состав крови (количество калия и натрия в сыворотке крови, количество эозинофилов в крови) и мочи (определение 17-кетостероидов и др.).
У тренированных спортсменов после нагрузки, соответствующей уровню их подготовленности, отмечается умеренное повышение функции надпочечника. Если же нагрузка превышает функциональные возможности спортсмена, происходит угнетение гормональной функции надпочечников. Это определяется специальным биохимическим исследованием крови и мочи. При недостаточности функции надпочечников изменяется минеральный и водный обмен: в сыворотке крови снижается уровень натрия и возрастает количество калия.
Без совершенной, согласованной функции всех желез внутренней секреции нельзя достичь высокой спортивной работоспособности. По-видимому, различные виды спорта связаны с преимущественным повышением функции разных желез внутренней секреции, ибо гормоны каждой из желез оказывают специфическое действие.
При развитии качества выносливости основную роль играют гормоны, регулирующие все основные виды обмена, при развитии качеств скорости и силы важное значение имеет повышение уровня адреналина в крови.
Актуальной задачей современной спортивной медицины является изучение функционального состояния эндокринной системы спортсмена для выяснения ее роли в повышении его работоспособности и предупреждении развития патологических изменений как в самой эндокринной системе, так и в других системах и органах (поскольку нарушение функции эндокринной системы оказывает влияние на организм в целом).
Глава 15 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МЕДИЦИНСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ
Врачебное обследование физкультурника и спортсмена, как первичное, так и повторное и дополнительное, должно завершаться врачебным заключением.
На основании полученных при обследовании данных анамнеза, физического развития, состояния здоровья и функционального состояния, а также данных инструментального, лабораторного исследований и заключения специалистов по отдельным органам и системам (окулиста, невропатолога и др.) спортивный врач-терапевт должен сделать определенные выводы и дать соответствующее заключение.
Первичное врачебное обследование обязательно включает в себя все перечисленные выше элементы. При повторном и дополнительном обследованиях инструментальные, лабораторные исследования и консультации специалистов проводятся только при необходимости и лишь те, которые найдет нужным назначить наблюдавший врач-диспансеризатор. Этим обусловливается различный характер врачебного заключения при первичном, повторном и дополнительном обследованиях физкультурника или спортсмена. Однако независимо от того, какое врачебное обследование проведено, медицинское заключение должно содержать следующие пять разделов: 1) оценку состояния здоровья, 2) оценку физического развития, 3) оценку функционального состояния, 4) рекомендации спортсмену по режиму дня, питанию и т. д. и 5) рекомендации тренеру и преподавателю по индивидуализации тренировочного процесса, режиму тренировки.
Оценка состояния здоровья. От этой оценки при первичном врачебном обследовании, по существу, зависит допуск данного лица к занятиям спортом или только к занятиям оздоровительной физкультурой. Для того чтобы поставить диагноз «здоров», врач обязан исключить все возможные патологические изменения в организме, являющиеся противопоказанием к занятиям спортом. Чтобы уверенно поставить такой диагноз, он использует весь арсенал современных диагностических средств.
Если диагноз «здоров» не вызывает сомнений и подтверждается всеми дальнейшими исследованиями, обследуемое лицо получает допуск к занятиям спортом и рекомендации по поводу того, какими видами спорта ему лучше заниматься. Эти рекомендации даются на основании всех полученных при исследовании данных, выявляющих особенности телосложения, конституции, функционального состояния и др., с учетом специфики тренировочного процесса в том или ином виде спорта, требующей определенных индивидуальных особенностей, которые должен хорошо знать спортивный врач.
Если обследуемое лицо не допускается к занятиям спортом, для чего должны быть абсолютные противопоказания, врач обязан дать рекомендации относительно занятий физической культурой, указав их характер и допустимые дозы физической нагрузки.
Абсолютными противопоказаниями к занятиям спортом являются различные хронические заболевания (порок сердца, хронические заболевания легких, печени, желудка, кишечника, почек и др.), физические дефекты (например, удаленные легкое или почка), которые не могут быть излечены. Врач руководствуется при этом инструкциями, определяющими противопоказания к занятиям теми или иными видами спорта, а также официальной инструкцией, утвержденной Министерством здравоохранения СССР, определяющей требования, которым должно отвечать здоровье спортсмена, поступающего в физкультурное высшее учебное заведение.
Помимо абсолютных противопоказаний к занятиям спортом существуют так называемые относительные противопоказания - дефекты в состоянии здоровья или в физическом развитии, которые препятствуют занятиям лишь каким-либо одним видом спорта. Например, перфорация барабанной перепонки вследствие перенесенного ранее воспаления среднего уха является противопоказанием к занятиям водными видами спорта, но не препятствует занятиям всеми другими видами; плоскостопие служит относительным противопоказанием только к занятиям тяжелой атлетикой. При некоторых нарушениях осанки (например, сутулость, круглая спина) не рекомендуются занятия такими видами спорта, при которых эти дефекты могут усугубиться (например, велосипедный спорт, гребля, бокс), а предлагаются виды спорта, характер тренировочного процесса в которых способствует исправлению этих дефектов.
Для спортсменов кроме этих противопоказаний существуют временные противопоказания к занятиям спортом - в период болезни (до полного выздоровления). К числу таких болезней относятся очаги хронической инфекции, которые могут не вызывать никаких жалоб и определенное время не беспокоить спортсмена.
Очагами хронической инфекции называют хронические заболевания отдельных органов (кариес зубов, хроническое воспаление глоточных миндалин, желчного пузыря, придаточных полостей носа, яичников и др.), которые активно себя не проявляют (нет выраженных жалоб и клинических симптомов), пока организм в состоянии подавлять постоянную интоксикацию, исходящую из них. Однако при малейшем снижении защитных сил организма эти очаги могут вызывать осложнения со стороны других органов. При своевременном лечении и удалении очагов хронической инфекции вызванные ими патологические изменения в других органах и системах исчезают, если в них еще не успели развиться необратимые изменения.
Преподаватель и тренер должны следить за тем, чтобы спортсмен выполнял все указания врача и настойчиво лечился.
При повторных и дополнительных врачебных обследованиях дается заключение о происшедших под влиянием занятий физической культурой и спортом изменениях в состоянии здоровья - как положительных, так и возможных отрицательных (в случае нерационального использования физической нагрузки).
Оценка физического развития. На основании данных, полученных с помощью различных методов изучения и оценки физического развития, дается общее заключение о физическом развитии (среднее, высокое или низкое физическое развитие), указываются имеющиеся его дефекты, в частности нарушение осанки, отставание тех или иных параметров физического развития, без учета которых нельзя правильно построить тренировочный процесс. Занятия физическими упражнениями должны быть направлены не только на повышение функционального состояния занимающегося, но и на устранение выявленных дефектов физического развития, которые могут оказать неблагоприятное влияние и на состояние здоровья, если их не ликвидировать. Так, нарушение осанки (сутулость, сколиозы), ухудшая функциональное состояние системы внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы, может способствовать возникновению заболеваний этих систем.
Повторные исследования физического развития позволяют оценить воздействие систематических занятий как на морфологические, так и на функциональные показатели физического развития, выявить положительные и отрицательные (в случаях, когда занятия проводились без учета тех изменений, на которые врач указывал в заключении при первичном обследовании) сдвиги со стороны физического развития.
Оценка функционального состояния. Для того чтобы заниматься спортом, т. е. выполнять большие физические нагрузки, надо быть не только абсолютно здоровым и хорошо физически развитым, необходимо быть и хорошо функционально подготовленным. Поэтому третьим разделом медицинского заключения является оценка функционального состояния обследуемого. Она дается на основании результатов исследования методами функциональной диагностики, проведенного при первичном врачебном обследовании. При повторных и дополнительных врачебных обследованиях врач определяет изменения со стороны функционального состояния спортсмена. На основании тщательных исследований методами функциональной диагностики делается вывод об улучшении или ухудшении функционального состояния. Его улучшение обычно свидетельствует о нарастании уровня тренированности. Кроме того, результаты исследований, проведенных во время тренировок, соревнований (данные врачебно-педагогических наблюдений - см. дальше), дают тренеру представление о состоянии (улучшении или ухудшении) специальной тренированности.
При повторных обследованиях врач может констатировать состояние перетренированности, возникающей вследствие перегрузки центральной нервной системы чрезмерными и однообразными физическими нагрузками, вызывающими невроз. Он может определить переутомление спортсмена. Исследование восстановительного периода после тренировок и соревнований позволяет выявить отсутствие восстановления функций различных систем организма после предыдущих нагрузок. Недостаточный учет этих данных может привести к перенапряжению тех систем, в которых были какие-либо отклонения и на которые падала особенно большая нагрузка. Это относится, в частности, к сердцу: у спортсмена при отсутствии каких-либо жалоб и снижения работоспособности обнаруживаются отклонения на ЭКГ, свидетельствующие о несоответствии уровня его подготовленности выполняемой нагрузке. Если не обратить на это внимания, могут произойти глубокие отрицательные изменения в мышце сердца, вызывающие нарушение его функции.
В зависимости от степени функциональной подготовленности занимающихся преподаватель и тренер индивидуализируют их физическую нагрузку.
Необходимо иметь в виду, что уровень функционального состояния определяется только комплексным обследованием спортсмена. Как уже было сказано, не следует делать никаких далеко идущих выводов на основании исследования только одного какого-либо показателя, даже кажущегося очень информативным. Характер комплекса используемых при обследовании спортсмена или физкультурника показателей не должен быть стандартным. Он определяется каждый раз той задачей, которая стоит перед врачом.
Правильная оценка врачом состояния здоровья, физического развития и функционального состояния организма спортсмена помогает тренеру и преподавателю правильно оценить состояние тренированности и, исходя из этого, рационально построить тренировочный процесс.
Повышение функционального состояния организма спортсмена характеризуется экономизацией деятельности всех систем в состоянии покоя, более экономным приспособлением к стандартным нагрузкам, а во время максимальных физических напряжений - возможностью предельного усиления функций организма.
При улучшении функционального состояния сердечно-сосудистой системы" отмечаются замедление частоты сердечных сокращений; некоторое снижение артериального давления в состоянии покоя, а по данным ЭКГ - умеренное замедление предсердно-желудочковой проводимости (PQ), повышение зубцов R и Т, снижение зубца Р, укорочение электрической систолы (QT); увеличение амплитуды зубцов рентгенокимограммы; по данным поликардиографического исследования - экономизация сократительной функции.
Улучшение функционального состояния сердечно-сосудистой системы, выявляемое при исследовании с помощью стандартных проб, велоэргометрии и др., выражается в уменьшении реакции пульса и артериального давления при нагрузке на выносливость и силу и увеличении реакции на скоростную нагрузку, что свидетельствует о мобилизующей способности организма. Реакция на функциональные пробы обычно нормотоническая с хорошим количественным соотношением пульса и артериального давления и быстрым их восстановлением.
При повышении функционального состояния системы внешнего дыхания урежается частота дыхания, увеличивается сила дыхательных мышц, фактическая жизненная емкость легких значительно превышает должную, возрастает максимальная легочная вентиляция, улучшаются показатели функциональных проб системы внешнего дыхания, спортсмен становится более выносливым к снижению насыщения артериальной крови кислородом, замедляется скорость кровотока (по данным оксигемометрии).
При повышении функционального состояния нервной и нервно-мышечной систем улучшаются показатели координационных проб, а также проб для исследования вестибулярного аппарата, вегетативной нервной системы, увеличиваются сила различных мышечных групп, амплитуда между напряжением и расслаблением мышц (по данным миотонометрии), уменьшаются двигательная реобаза и хронаксия, сближаются показатели мышц-антагонистов и др.
После перенесенных травм и заболеваний спортсмены и физкультурники обязаны пройти дополнительное врачебное обследование, на котором определяются точные сроки допуска к спортивным тренировкам и занятиям физической культурой и их интенсивность применительно к конкретному лицу. Перенесенные заболевания или травмы всегда снижают уровень функционального состояния спортсмена и физкультурника. В этих случаях даже небольшая для того или иного спортсмена физическая нагрузка может не соответствовать его функциональным возможностям в данный момент и вызвать неблагоприятные изменения со стороны различных органов и систем. Без дополнительного врачебного обследования тренер и преподаватель не имеют права допускать спортсмена к занятиям. В противном случае это может привести к рецидиву заболевания, а иногда и к грозным осложнениям.
При ухудшении функционального состояния под влиянием нерациональной, чрезмерной физической нагрузки все эти показатели изменяются в противоположную сторону.
Очень существенными для тренера и преподавателя являются те разделы медицинского заключения, в которых врач дает рекомендации спортсмену по режиму, а тренеру и преподавателю - по индивидуализации тренировочных нагрузок и по режиму тренировки.
В конце заключения врач должен указать срок явки на повторное врачебное обследование. Тренер и преподаватель обязаны обеспечить выполнение спортсменом этого указания.
Существует разделение на медицинские группы учащихся школ, техникумов и вузов, членов первичных коллективов физической культуры и занимающихся в группах здоровья. Это разделение предусмотрено государственной программой физического воспитания. Для лиц старших возрастов программа несколько иная, но принципиально не отличающаяся от общепринятой.
Тренеры и преподаватели, занимающиеся с учащимися или со студентам по государственным программам физического воспитания, должны знать, к какой медицинской группе относятся их ученики.
На основании состояния здоровья, физического развития и функциональной подготовленности занимающиеся по программе физического воспитания, а также члены первичных коллективов физической культуры распределяются на три медицинские группы - основную, подготовительную и специальную.
К основной медицинской группе относятся лица с хорошим функциональным состоянием, у которых нет отклонений в состоянии здоровья и физическом развитии. Помимо занятий в полном объеме по программе физвоспитания им разрешается подготовка к сдаче и выполнению норм ГТО. Кроме того, врач дает им рекомендации относительно занятий в какой-либо спортивной секции и разрешение на участие в соревновании по этому виду спорта при условии достаточной подготовленности.
В подготовительную группу включаются занимающиеся, имеющие небольшие отклонения в состоянии здоровья, недостаточно полноценное функциональное состояние, слабое физическое развитие. Они осваивают ту же программу физического воспитания, но более постепенно. Нормативы, по которым учитывается их успеваемость, разрабатываются с учетом имеющихся у каждого из них отклонений. Им запрещено заниматься дополнительно в спортивных секциях. Отнесенные к этой группе могут заниматься общей физической подготовкой и постепенно готовиться к выполнению норм комплекса ГТО. При улучшении состояния здоровья, физического развития и функционального состояния эти занимающиеся могут быть переведены из подготовительной группы в основную.
К специальной медицинской группе относятся лица со значительными отклонениями (постоянного или временного характера) в состоянии здоровья и физическом развитии. Занятия с ними строятся по особым программам с учетом имеющихся отклонений и проводятся под постоянным врачебным наблюдением. При необходимости они направляются на занятия лечебной физической культурой в лечебно-профилактические учреждения.
Врачебное заключение на спортсмена или физкультурника тренер и преподаватель получают в письменном виде. При возможности, а в сборных командах обязательно, врачебные заключения обсуждаются совместно с педагогом.
На основании врачебного заключения тренер и преподаватель вносят необходимые коррективы в систему занятий. Указанные в нем рекомендации являются обязательными и требуют от них систематического контроля. Это не снимает с врача обязанности периодически проверять выполнение своих рекомендаций. Основные положения врачебного заключения, имеющие непосредственное отношение к тренировочному процессу, вносятся в индивидуальный план тренировки спортсмена. При повторных врачебных осмотрах проверяется правильность построения тренировочного процесса и занятий физическими упражнениями.
Заключение врача помогает дать глубокую оценку работе тренера и преподавателя. Ведь ее эффективность определяется не только такими важными критериями, как повышение спортивного мастерства, количество подготовленных спортсменов высокой квалификации, но и сочетанием достижений высокого спортивного мастерства с повышением и укреплением состояния здоровья спортсмена, отсутствием отрицательных изменений. Только при этом условии можно говорить об эффективности и целесообразности используемой тренером и преподавателем методики тренировки.
Необходимость тщательного выполнения врачебного заключения в настоящее время еще более усилилась в связи с использованием: в спортивной тренировке очень интенсивных физических нагрузок. Применение таких нагрузок необходимо для достижения высоких результатов, свойственных современному спорту. Это требует тщательного выполнения всех врачебных рекомендаций. Отступление от условий, определенных врачом, при использовании интенсивных нагрузок делает их чрезмерными, что может принести вред здоровью спортсмена.
При высоких нагрузках необходимо тщательно следить за их воздействием на организм, чтобы своевременно предотвратить возможное отрицательное их влияние. Если повышение спортивного мастерства, спортивных результатов сопровождается ухудшением состояния здоровья, - применяемая методика тренировки не является рациональной.
Использование такого рода нагрузок требует абсолютного здоровья, четкой их индивидуализации, регулярности и постепенности повышения, достаточного отдыха между занятиями, строгого выполнения режима и др. (не следует, например, сочетать большую физическую нагрузку с интенсивной умственной), тщательного систематического врачебного наблюдения.
Строгое соблюдение этих требований предотвращает возможную перегрузку и обеспечивает высокую эффективность таких нагрузок.