Многие молекулы в биологических жидкостях являются естественными флуорофорами, поэтому параметры их флуоресценции стали использовать в диагностических целях.

Свечение порфирина

Биологические жидкости используют для поиска маркeров патоло­гичeских процессов в организме человека, так как наибольший объем информации, формирующейся в самом организме и поступающей извнe, сосредотачивается и перерабатывается именно в них. К биологическим жидкостям чeловека относятся кровь, синовиальная жидкость, моча, слюна и другие, у беременных женщин – амниотическая жидкость и грудное молоко, пуповинная кровь. Чаще всего исследуeтся кровь.

Ранее в лаборатории медицинской биофизики Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси (зав. лабораторией – член-корреспондент НАН Беларуси Е.Слобожанина – на фото справа с Г.Зубрицкой) на основе изучения люминесцентных параметров плазмы крови разработан метод диагностики злокачественных заболеваний, на основе изучения синовиальной жидкости – дифференциальная диагностика синовитов различного генеза, с использованием амниотической жидкости – способ диагностики пороков плода. Но наиболее востребованной является разработка неинвазивных методов диагностики заболеваний по анализу мочи и слюны, а также конденсатов паров выдыхаемого воздуха. Используя параметры люминесценции последних сотрудники лаборатории медицинской биофизики совместно с кардиологами разработали неинвазивный способ диагностики сердечной недостаточности.

Медики часто ставят диагноз по появлению интенсивно люминесцирующих веществ в организме. Среди этих веществ выделяются порфирины. Ярко-красной люминесценцией они обязаны структурному элементу – порфириновому кольцу. Порфирины являются составной частью молекулы гемоглобина и входят в состав эритроцитов. В здоровом организме интенсивность красной люминесценции эритроцитов очень низка, а при некоторых заболеваниях она резко повышается (в 3-40 раз) из-за повышения содержания порфирина. Это происходит при отравлении свинцом и иногда при анемиях.

На практике порфирины легче обнаружить не в крови, а в моче (неинвазивная диагностика). Повышение содержания порфиринов в моче свидетельствует не только об отравлении свинцом, но и о других патологиях – процент порфиринов возрастает в 3-4 раза при некоторых заболеваниях печени, полиомиелите, лимфогранулематозе.

Альтернатива в диагностике новорожденных

В настоящее время возросло внимание исследователей к проблеме почечной патологии у новорожденных. Интерес связан с ростом нефроурологической заболеваемости у детей раннего возраста, склонностью указанных заболеваний к хроническому течению, в ряде случаев приводящему к инвалидности.

В нашей лаборатории исследована собственная люминесценция мочи здоровых новорожденных и недоношенных новорожденных с низкой массой тела, родившихся от матерей с осложнениями беременности. Установлены различия люминесценции мочи здоровых новорожденных и новорожденных с нефропатиями.

Судя по литературным данным, нормальная моча люминесцирует слабым фиолетовым светом. Причем наличие сахара, солей и белка не влияют на уролюминесценцию. На воздухе уробилиноген окисляется до уробилина, который флуоресцирует. В организме уробилин образуется при многостадийном распаде гема. Сначала гем превращается в билирубин. Он выводится с желчью в двенадцатиперстную кишку, а затем разлагается микроорганизмами толстой кишки до уробилиногена, который реабсорбируется в кровоток, где превращается в уробилин и, в конце концов, выводится почками. Уробилин придает моче зеленоватый оттенок свечения, а билирубин дает ярко-желтое свечение.

При появлении максимума, в области 520-540 нм, в спектре собственной люминесценции мочи новоро­ждeнного с нефропатией можно скорее всего объяснить повышенным содержанием уровня уробилина или биливердина в моче или, возможно, наличием связанного с белками билирубина при данной патологии.

Полученные результаты совместно с сотрудниками РНПЦ «Мать и дитя» позволили разработать экспресс-способ выявления патологии мочевой системы у новорожденных детей. Преимущество нашего способа заключается в том, что он неинвазивный и его можно применять на любой стадии болезни, в том числе доклинической диагностики, а также при наличии сопутствующих заболеваний.

Способы, созданные на основе анализа параметров люминесценции биологических жидкостей человека, могут дополнить, а иногда и заменить многокомпонентный клинический лабораторный анализ и обеспечить экспрессность и высокую достоверность диагностики.

В настоящее время сотрудники лаборатории медицинской биофизики работают над созданием других неинвазивных люминесцентных методов диагностики заболеваний у детей раннего возраста.

Галина ЗУБРИЦКАЯ, научный сотрудник лаборатории медицинской биофизики

Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, к.б.н.

Фото В.Лесновой, "Навука"