Социальные сети:

Что входит в биохимический анализ


Базовые биохимические показатели

Комплексное лабораторное обследование, включающее все основные биохимические показатели крови и позволяющее оценить функцию печени (АЛТ, АСТ, билирубин общий), почек (мочевина, креатинин), а также обмен углеводов (глюкоза), липидов (холестерол общий) и белков (общий белок).

Синонимы русские

Основные биохимические показатели крови.

Синонимы английские

Biochemical profile, Basic biochemical blood tests.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 30 минут до исследования.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Базовые биохимические показатели крови позволяют провести комплексную оценку функций различных органов и систем. Вместе с общим анализом крови (ОАК) и общим анализом мочи (ОАМ) это комплексное исследование входит в "клинический минимум" анализов, который выполняется практически при любом обращении пациента к врачу. Анализ является скрининговым и включает базовые показатели, с помощью которых можно оценить основные функции человеческого тела и заподозрить наиболее распространенные заболевания.

1. Для оценки функции печени исследуют печеночные ферменты аланинаминотрансферазу (АЛТ) и аспартатаминотрансферазу (АЛТ) и общий билирубин.

АЛТ и АСТ – ферменты, катализирующие перенос аминогрупп между аминокислотами (трансаминазы). Хотя эти ферменты также могут быть обнаружены во многих других тканях и органах (сердце, скелетные мышцы, почки, головной мозг, эритроциты), изменение их концентрации в крови чаще связано с заболеваниями печени, что обуславливает их название - печеночные трансаминазы. АЛТ является более специфичным маркером заболеваний печени, чем АСТ. При вирусных гепатитах и токсическом поражении печени, как правило, наблюдается одинаковое повышение уровня АЛТ и АСТ. При алкогольном гепатите, метастазах в печень и циррозе печени наблюдается более выраженное повышение АСТ, чем АЛТ. Следует отметить, что прямой связи между степенью повреждения печени и уровнем печеночных трасаминаз нет.

Билирубин – пигмент, образующийся при распаде гемоглобина и некоторых других гемсодержащих белков в печени, селезенке и костном мозге. Общий билирубин представляет собой совокупность несвязанного (непрямого, ассоциированного с альбумином) и связанного с глюкуроновой кислотой (прямого) билирубина. Увеличение уровня билирубина может наблюдаться при многих заболеваниях печени, однако наибольшее значение этого маркера заключается в дифференциальной диагностике желтух и диагностике обструкции желчных путей. При повышении уровня общего билирубина целесообразно провести исследование прямого билирубина и рассчитать значение непрямого билирубина, а также исследовать концентрации таких маркеров обструкции желчных путей, как щелочная фосфатаза (ЩФ) и гамма-глутамилтранспептидаза (ГГТП).

2. Для оценки функции почек исследуют креатинин и мочевину в сыворотке.

Креатинин – это конечный продукт метаболизма креатинфосфата – энергетического субстрата, образующегося в мышцах. Креатинин свободно фильтруется в почечных клубочках и используется в качестве показателя скорости клубочковой фильтрации (СКФ) и в целом функции почек. Повышение уровня креатинина сыворотки свидетельствует о снижении СКФ и нарушении функции почек, но также может наблюдаться и при дегидратации и повреждении мышечной ткани. Следует отметить, что изменение уровня креатинина не является ранним признаком заболеваний почек: повышение его уровня выше верхней границы нормы наблюдается при снижении СКФ уже на 50 %. Это особенно важно при обследовании пожилых пациентов, у которых прогрессирующее снижение СКФ не сопровождается отклонением уровня креатинина от нормы в связи со снижением его продукции в организме пожилого человека. По этой причине креатинин сыворотки не рекомендуется использовать в качестве единственного показателя оценки функции почек. Оптимальным показателем оценки функции почек считается СКФ, которую можно получить или на основании расчета с использованием концентрации креатинина сыворотки (а также пола, возраста, расы и размера тела), или с помощью пробы Реберга.

Мочевина – это конечный продукт белкового обмена, образующийся в печени и выводящийся почками. Этот показатель традиционно используется вместе с креатинином для оценки функции почек, однако также может указывать на заболевания печени.

3. Глюкоза – интегральный показатель углеводного обмена и один из критериев диагностики сахарного диабета (СД). Регулярное измерение уровня глюкозы крови натощак позволит вовремя диагностировать СД и предотвратить его осложнения.

4. Холестерол общий – интегральный показатель липидного обмена и один из критериев диагностики атерогенных дислипидемий. Регулярное измерение уровня холестерола позволит вовремя диагностировать нарушения липидного обмена и предотвратить такие заболевания сердечно-сосудистой системы, как инфаркт миокарда. В настоящее время измерение уровня общего холестерола рекомендуют начинать с возраста 35 лет у мужчин и 45 лет у женщин или ранее при наличии нескольких факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (например, отягощенного по семейной гиперхолестеринемии анамнеза, наличия родственника с ранней ИБС). Следует отметить, что наиболее точная информация об обмене липидов будет получена при выполнении липидограммы, включающей, кроме общего холестерина, другие показатели, в том числе основные фракции липопротеинов крови.

5. Белок общий – интегральный показатель белкового обмена. Большее значение имеет снижение общего белка, которое может наблюдаться при недостаточности питания (анорексия, голодание), наличии хронических инфекционных (туберкулез), воспалительных (ревматоидный артрит) и онкологических заболеваний, а также нарушения функции печени (цирроз печени), почек (нефротический синдром) и всасывательной функции кишки (протеин-теряющие энтеропатии).

Данный комплексный анализ включает базовые биохимические показатели и позволяет заподозрить основные заболевания. Для более точной информации о состоянии здоровья могут потребоваться дополнительные лабораторные обследования.

Следует отметить, что отклонение какого-либо показателя от нормы не всегда указывает на наличие заболевания, а результат анализа следует интерпретировать в комплексе со всеми имеющимися данными о пациенте.

Наиболее точная информация о состоянии здоровья пациента будет получена при оценке базовых показателей в динамике, то есть при сравнении повторных анализов. Повторные анализы рекомендуется выполнять с помощью одних и тех же тест-систем, то есть в одной лаборатории.

Для чего используется исследование?

  • Для комплексной оценки состояния здоровья пациента;
  • для своевременного выявления основных заболеваний.

Когда назначается исследование?

  • При ежегодном обследовании пациента;
  • при обращении пациента за медицинской помощью.

Что означают результаты?

Референсные значения

Для каждого показателя, входящего в состав комплекса:

 Скачать пример результата

Важные замечания

  • Результаты исследования оценивают с учетом дополнительных клинических, инструментальных и лабораторных данных.

Также рекомендуется

[40-039] Липидограмма

[02-011] Проба Реберга (клиренс эндогенного креатинина)

Кто назначает исследования?

Терапевт, врач общей практики.

Литература

  1. Johnson CA, Levey AS, Coresh J, Levin A, Lau J, Eknoyan G. Clinical practice guidelines for chronic kidney disease in adults: Part II. Glomerular filtration rate, proteinuria, and other markers. Am Fam Physician. 2004 Sep 15;70(6):1091-7.
  2. McPhee S.J., Papadakis M. CURRENT Medical Diagnosis and Treatment / S. J. McPhee, M. Papadakis; 49 ed. - McGraw-Hill Medical, 2009.

что показывает, виды исследований, расшифровка результатов, норма

Практически ни одно медицинское обследование организма не обходится без лабораторных анализов. При всей своей простоте они способны дать врачу общую картину состояния пациента и указать на возможные патологии органов. Мы рассмотрим процесс подготовки к биохимическим исследованиям мочи и крови, укажем, какие показатели исследуют, и расскажем, что означают отклонения от нормальных значений.


Особенности проведения биохимического анализа

Поскольку кровь циркулирует во всех органах человеческого тела, ее химический состав может меняться — в зависимости от наличия патологий в одном или нескольких из них. Поэтому биохимический анализ крови — наиболее распространенное исследование, которое назначают при жалобах пациента на самочувствие и подозрениях на нарушение функции почек, печени, щитовидной железы.

Забор биоматериала осуществляется утром, с 8 до 11 часов, обязательно — на голодный желудок, но при этом время голодания не должно превышать 14 часов. Для анализа у пациента берут венозную кровь в объеме около пяти–восьми миллилитров.

Биохимический анализ мочи также является одним из базовых вспомогательных исследований: он позволяет выявить не только наличие патологий мочеполовой системы, но и получить сведения о состоянии желчевыводящих путей и работе многих систем организма. Анализ назначают в период беременности, при сахарном диабете и подозрениях на заболевания почек.

Забор биоматериала проводят в домашних условиях, в течение суток, начиная с раннего утра, собирая мочу в емкость. Важные правила при сборе:

  • использовать только стерильную емкость;
  • первую утреннюю порцию собирать не нужно;
  • перед мочеиспусканием провести гигиенические процедуры;
  • между походами в туалет и до передачи в клинику мочу необходимо хранить в холодильнике (не более суток).

После сбора всего биоматериала за сутки, его перемешивают, измеряют объем, переливают немного (до 50 мл) в специальную маленькую баночку, на которой указывают общее количество мочи за сутки, рост и вес пациента. Затем емкость можно передать в лабораторию.

Расшифровка биохимического анализа крови

Результатом анализа является выданное заключение о содержании химических веществ и биологических агентов в крови. Как правило, документ представляет собой таблицу, в первой колонке которой указано название показателя, во второй — выявленное значение, в третьей — диапазон нормы. По этой таблице специалист оценивает отклонения от нормы и на основании этого может судить о нарушениях в работе органов.

Показатели биохимического анализа и их нормативные величины

Диапазон нормальных значений для того или иного показателя может меняться в зависимости от клиники и лаборатории, и это не является ошибкой. Окончательное решение, считать ли значение превышенным, нормальным или пониженным, принимает врач на основе анамнеза.

В нижеприведенной таблице можно ознакомиться с примерными показателями нормы содержания веществ при биохимическом анализе крови:

Показатели

Норма

Единицы
измерения показателей

У мужчин

У женщин

Белки

Альбумин

33–50

г/л

Общий белок

64–83

С-реактивный белок (СРБ)

до 5

мг/л

Миоглобин

19–92

12–76

мкг/л

Трансферрин

2,15–3,65

2,50–3,80

г/л

Ферритин

20–350

10-120

мкг/л

ЛЖСС

20–62

мкмоль/л

ОЖСС

50–85

Ферменты

АлАт

до 45

до 34

Ед/л

АсАт

до 41

до 31

ГГТ

до 49

до 32

ЛДГ

до 250

Альфа-амилаза

27-100

Амилаза панкреатическая

до 50

Креатинкиназа

до 190

до 167

Креатинкиназа МВ

до 24

Щелочная фосфатаза

150

120

Липаза

до 190

Холинэстераза

5800–14000

Липиды

Общий холестерол и липопротеиды

3,0–6,0

ммоль/л

очень низкой плотности

0,26–1,04

низкой плотности

2,2–4,8

1,92–4,51

высокой плотности

0,7–1,73

0,8–2,28

Триглицериды

0,34–3,00

Углеводы

Глюкоза

3,88–5,83

ммоль/л

Фруктозамин

до 319

мкмоль/л

Пигменты

Билирубин общий

3,4–17,1

мкмоль/л

прямой

до 3,4

непрямой

до 19

Показатели азотистого обмена

Креатинин

62–115

53–97

Мочевая кислота

210–420

145–350

Мочевина

2,4–6,4

ммоль/л

Витамины и микроэлементы

Сывороточное железо

11,6–30,4

8.9–30,4

Калий

3,5–5,5

ммоль/л

Кальций

2,15–2,5

Натрий

135–145

Хлор

98–107

Магний

0,66–1,05

Фосфор

0,87–1,45

Фолиевая кислота

3–17

нг/мл

О чем говорят отклонения?

Следует помнить, что отклонения от нормы не обеспечивают моментальную постановку диагноза, а лишь сигнализируют о проблемах в организме. Каждый показатель следует рассматривать как индивидуально, так и в совокупности с другими. Ниже мы рассмотрим, о чем говорит повышенное или пониженное содержание тех или иных веществ.

Белки и аминокислоты

Пониженный показатель общего белка в крови может сказать о наличии таких патологий, как нарушение обменных процессов, хронические кровотечения, анемия и т. д. Впрочем, пониженный белок нормален на поздних сроках беременности, в период кормления грудью, при сильных физических нагрузках и наоборот — для лежачих больных. Также часто снижение уровня белка происходит из-за диет и голодания.

Превышение нормального количества белка в сыворотке крови говорит о наличии серьезных патологий почек, инфекций, злокачественных опухолей, аутоиммунных заболеваниях и т. п.

На серьезные проблемы может указывать и снижение содержания аминокислот — чаще всего оно свидетельствует о проблемах печени и почек, нарушении обменных процессов.

Показатели азотистого обмена

Пониженный уровень мочевины, креатинина и мочевой кислоты в крови говорит о голодании, печеночной недостаточности, замедлении обмена веществ или полиурии.

Повышение мочевины, выявленное при биохимическом анализе крови, сигнализирует о проблемах с почками, отравлении или артериальной гипертензии. Для креатинина увеличенные показатели тоже могут быть признаком патологии почек, а кроме этого — кишечной непроходимости, мышечной дистрофии, сахарного диабета. Повышение уровня мочевой кислоты говорит о наличии таких заболеваний, как подагра, диабет, лейкоз, а также о патологиях кожи, инфекциях или отравлениях.

Метаболиты углеводного обмена и глюкоза

Превышение нормального показателя глюкозы является одним из основных симптомов сахарного диабета, но также может быть сигналом травм головного мозга, заболеваний ЦНС, надпочечников, щитовидной железы и гипофиза. Понижение уровня глюкозы в крови свидетельствует о возможных патологиях поджелудочной железы, печени, эндокринной системы.

Пептиды

Показатель С-пептида является важным для диагностики сахарного диабета и ряда других заболеваний. Превышение нормального показателя свидетельствует о наличии опухоли, панкреатита, избыточном синтезе инсулина. Снижения уровня характерно для сахарного диабета первого типа, воспалительных реакций.

Показатели липидного обмена

Наибольшее диагностическое значение в этой группе имеет холестерин. Его повышение свидетельствует о возможных онкозаболеваниях, ишемической болезни сердца, инфаркте миокарда, панкреатите, сахарном диабете и других серьезных патологиях. Не менее опасно и понижение уровня холестерина: оно может быть связано с опухолями или циррозом печени, заболеваниями легких, ревматоидным артритом.

Ферменты

При нарушении нормального уровня ферментов можно судить о заболеваниях тех органов, которыми данный вид ферментов вырабатывается. Например, показатель АсАт будет повышен при патологиях печени и сердца, а превышение нормального значения АлАт сигнализирует о массовом отмирании клеток печени.

Витамины и микроэлементы

При исследовании крови обычно выявляют показатели содержания витаминов D, B12, а также фолиевой кислоты.

Среди микроэлементов в крови наибольшее значение имеют показатели калия и натрия. Снижение уровня калия чревато тошнотой, рвотой, непроизвольным мочеиспусканием или дефекацией. Превышение нормы этого элемента сопутствует помрачнению сознания, падению артериального давления, аритмии.

Недостаток натрия, в свою очередь, может стать причиной сонливости, головной боли, тошноты и рвоты, судорог и даже комы. При избытке микроэлемента больной испытывает жажду, раздражительность, мышечные подергивания и судороги.

Кстати
Некоторые путают общий (клинический) и биохимический анализы крови. Первый дает сведения о содержании в плазме крови эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, а также о показателе СОЭ, количестве белка и гемоглобина в крови. Данное исследование более простое и недорогое, однако менее информативное. Часто биохимический и общий анализы крови назначают одновременно: их показатели дополняют друг друга.


Расшифровка биохимического анализа мочи: норма и патологии

Анализ мочи предполагает оценку около 15-ти показателей, ниже мы приведем нормативные величины самых важных и рассмотрим возможные причины отклонений:

Мочевина

Норма — 333–587 ммоль в сутки. Снижение уровня говорит о патологиях печени и почек, но также может объясняться вегетарианской диетой, периодом восстановления после травм и активного роста у детей. Превышение нормы происходит во время беременности, при употреблении большого количества белка, а также при гепатитах, диабете, различных воспалениях мочевыводящих путей и других патологиях.

Креатинин

В норме показатель составляет 7,4–17,6 ммоль/сутки у мужчин и 5,5–15,9 ммоль/сутки
у женщин. Повышенное значение может говорить о патологии гипофиза и щитовидной железы, о заболевании диабетом, но также встречается при чрезмерных физических нагрузках и высокобелковом питании. Снижение креатинина часто происходит при лейкозе, тяжелых заболеваниях почек, анемии.

Мочевая кислота

Нормальное значение — от 0,4 до 1 грамма за сутки. Превышение нормы свойственно пациентам с заболеванием подагрой; пониженное значение фиксируется при нарушениях обмена веществ или почечной недостаточности.

Микроэлементы

Норма содержания калия — 38–82 ммоль в сутки, натрия — от 100 до 260 ммоль в сутки, хлора — 100–250 ммоль в сутки, кальция — 2,5–6,2 ммоль в сутки. По отклонению содержания калия можно определить патологию почек. Ненормальное количество натрия сигнализирует о диабете, заболеваниях надпочечников, почек и т. д. Повышение уровня хлора является симптомом обезвоживания, а понижение — болезней надпочечников и почек. Превышение нормы кальция в моче может свидетельствовать об остеопорозе, синдроме Иценко-Кушинга. Снижение — о возможных острых почечных патологиях, рахите, онкозаболеваниях костей.

Белки

Допускаются в моче в количестве менее 0,033 грамм на литр. Превышение этого значения может быть вызвано диабетом, аутоиммунными заболеваниями, аллергическими реакциями или инфекциями.

Оксалаты

Не должны превышать значения 40 мг в сутки. Повышенный показатель при отсутствии своевременного лечения приводит к образованию камней в почках. В некоторых случаях чрезмерное количество оксалатов в моче вызвано употреблением большого количества продуктов, содержащих щавелевую кислоту: помидоров, цитрусовых, спаржи, щавеля. Еще одной причиной может являться сахарный диабет.

Биохимические анализы крови и мочи помогают обнаружить патологии практически всех органов человека, проконтролировать течение выявленных заболеваний и сигнализировать о возникновении новых. Поэтому очень важна правильная подготовка к сдаче анализов, корректно выполненный забор материала и, конечно, современное и точное оборудование в клинике, где проводят лабораторные исследования.

Что показывает биохимический анализ крови. Расшифровка, нормы, таблица показателей при биохимии крови

Закрыть
  • Болезни
    • Инфекционные и паразитарные болезни
    • Новообразования
    • Болезни крови и кроветворных органов
    • Болезни эндокринной системы
    • Психические расстройства
    • Болезни нервной системы
    • Болезни глаза
    • Болезни уха
    • Болезни системы кровообращения
    • Болезни органов дыхания
    • Болезни органов пищеварения
    • Болезни кожи
    • Болезни костно-мышечной системы
    • Болезни мочеполовой системы
    • Беременность и роды
    • Болезни плода и новорожденного
    • Врожденные аномалии (пороки развития)
    • Травмы и отравления
  • Симптомы
    • Системы кровообращения и дыхания
    • Система пищеварения и брюшная полость
    • Кожа и подкожная клетчатка
    • Нервная и костно-мышечная системы
    • Мочевая система
    • Восприятие и поведение
    • Речь и голос
    • Общие симптомы и признаки
    • Отклонения от нормы
  • Диеты
    • Снижение веса
    • Лечебные
    • Быстрые
    • Для красоты и здоровья
    • Разгрузочные дни
    • От профессионалов
    • Монодиеты
    • Звездные
    • На кашах
    • Овощные
    • Детокс-диеты
    • Фруктовые
    • Модные
    • Для мужчин
    • Набор веса
    • Вегетарианство
    • Национальные
  • Лекарства
    • Пищеварительный тракт и обмен веществ
    • Кровь и система кроветворения
    • Сердечно-сосудистая система
    • Дерматологические препараты
    • Mочеполовая система и половые гормоны
    • Гормональные препараты
    • Противомикробные препараты
    • Противоопухолевые препараты и иммуномодуляторы
    • Костно-мышечная система
    • Нервная система
    • Противопаразитарные препараты, инсектициды и репелленты
    • Дыхательная система
    • Органы чувств
    • Прочие препараты
    ДЕЙСТВУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА
  • Врачи
  • Клиники
  • Справочник
    • Аллергология
    • Анализы и диагностика
    • Беременность
    • Витамины
    • Вредные привычки
    • Геронтология (Старение)
    • Дерматология
    • Дети
    • Женское здоровье
    • Инфекция
    • Контрацепция
    • Косметология
    • Народная медицина
    • Обзоры заболеваний
    • Обзоры лекарств
    • Ортопедия и травматология
    • Питание
    • Пластическая хирургия
    • Процедуры и операции
    • Психология
    • Роды и послеродовый период
    • Сексология
    • Стоматология
    • Травы и продукты
    • Трихология
    • Другие статьи
  • Словарь терминов
    • [А] Абазия .. Ацидоз
    • [Б] Базофилы .. Богатая тромбоцитами плазма
    • [В] Вазопрессин .. Выкидыш
    • [Г] Галлюциногены .. Грязи лечебные
    • [Д] Деацетилазы гистонов .. Дофамин
    • [Ж] Железы .. Жиры
    • [И] Иммунитет .. Искусственная кома
    • [К] Каверна .. Кумарин
    • [Л] Лапароскоп .. Лучевая терапия
    • [М] Макрофаги .. Мутация
    • [Н] Наркоз .. Нистагм
    • [О] Онкоген .. Отек
    • [П] Паллиативная помощь .. Пульс
    • [Р] Реабилитация .. Родинка (невус)
    • [С] Секретин .. Сыворотка крови
    • [Т] Таламус .. Тучные клетки
    • [У] Урсоловая кислота
    • [Ф] Фагоциты .. Фитотерапия
    • [Х] Химиотерапия .. Хоспис

Биохимический анализ крови - статьи об анализах и диагностике

Какие существуют показания к назначению биохимического анализа крови?

Биохимический анализ крови важен для диагностики практически всех болезней, поэтому его назначают в первую очередь.

Какие показатели включены в стандартный биохимический анализ крови?

Глюкоза (в крови)

Основной тест в диагностике сахарного диабета. Этот анализ очень важен при подборе терапии и оценки эффективности лечения диабета. Понижение уровня глюкозы наблюдается при некоторых эндокринных заболеваниях и нарушениях функции печени.

Нормальные показатели глюкозы в крови:

Возраст Уровень глюкозы, ммоль/л
< 14 лет 3,33 - 5,55
14 - 60 лет 3,89 - 5,83
60 - 70 лет 4,44 - 6,38
> 70 лет 4,61 - 6,10

Билирубин общий

Желтый пигмент крови, которыйобразуется в результате распада гемоглобина, миоглобина и цитохромов. Основные причины повышения количества общего билирубина в крови: поражение клеток печени (гепатиты, цирроз), усиленный распад эритроцитов (гемолитические анемии), нарушение оттока желчи (например, желчнокаменная болезнь).

Нормальные значения общего билирубина: 3,4 - 17,1 мкмоль/л.

Билирубин прямой (билирубин конъюгированный, связанный)

Фракция общего билирубина крови. Прямой билирубин повышается при желтухе, развившейся из-за нарушения оттока желчи из печени.

Нормальные значения прямого билирубина: 0 - 7,9 мкмоль/л.

Билирубин непрямой (билирубин неконъюгированный, свободный)

Разница между показателями общего и прямого билирубина. Этот показатель повышается при усилении распада эритроцитов – при гемолитической анемии, малярии, массивных кровоизлияниях в ткани и т.п.

Нормальные значения непрямого билирубина: < 19 мкмоль/л.

АсАТ (АСТ, аспартатаминотрансфераза)

Один из основных ферментов, синтезирующихся в печени. В норме содержание этого фермента в сыворотке крови невелико, так как большая его часть находится в гепатоцитах (печеночных клетках). Повышение наблюдается при заболеваниях печени и сердца, а также при длительном приеме аспирина и гормональных контрацептивов.

Нормальные значения АсАТ:

  • Женщины – до 31 Ед/л;
  • Мужчины – до 37 Ед/л.

АлАТ (АЛТ, аланинаминотрансфераза)

Фермент, синтезирующийся в печени. Большая часть его находится и работает в клетках печени, поэтому в норме концентрация АЛТ в крови невелика. Повышение наблюдается при массовой гибели печеночных клеток (например, при гепатите, циррозе), тяжелой сердечной недостаточности и заболеваниях крови.

Нормальные значения АлАТ:

  • Женщины – до 34 Ед/л;
  • Мужчины – до 45 Ед/л.

Гамма-ГТ (гамма-глутамилтрансфераза)

Фермент, содержащийся преимущественно в клетках печени и поджелудочной железы. Повышение его количества в крови наблюдается при заболеваниях этих органов, а также при длительном приеме алкоголя.

Нормальные значения гамма-ГТ:

  • Женщины - до 38 Ед/л;
  • Мужчины - до 55 Ед/л.

Фосфатаза щелочная

Фермент, широко распространенный в тканях человека. Наибольшее клиническое значение имеют печеночная и костная формы щелочной фосфатазы, активность которых и определяется в сыворотке крови.

Нормальные значения фосфатазы щелочной: 30-120 Ед/л.

Холестерин (холестерол общий)

Основной липид крови, который поступает в организм с пищей, а также, синтезируется клетками печени.

Нормальные показатели холестерина: 3,2-5,6 ммоль/л.

Липопротеины низкой плотности (ЛПНП)

Одна из самых атерогенных, «вредных» фракций липидов. ЛПНП очень богаты холестерином и, транспортируя его к клеткам сосудов, задерживаются в них, образуя атеросклеротические бляшки.

Нормальные показатели ЛПНП: 1,71-3,5 ммоль/л.

Триглицериды

Нейтральные жиры, находящиеся в плазме крови, важный показатель липидного обмена.

Нормальные показатели триглицеридов: 0,41-1,8 ммоль/л.

Общий белок

Показатель, отражающий общее количество белков в крови. Его снижение наблюдается при некоторых болезнях печени и почек, сопровождающихся повышенным выведением белка с мочой. Повышение – при заболеваниях крови и инфекционно-воспалительных процессах.

Нормальные значения общего белка: 66-83 г/л.

Альбумин

Важнейший белок крови, составляющий примерно половину всех сывороточных белков. Уменьшение содержания альбумина может быть также проявлением некоторых болезней почек, печени, кишечника. Повышение альбумина обычно связано с обезвоживанием.

Нормальные значения альбумина: 35-52 г/л

Калий (К+)

Электролит, содержащийся преимущественно внутри клеток. Повышение уровня калия в крови чаще всего наблюдается при острой и хронической почечной недостаточности, резком уменьшении количества выделяемой мочи или полном ее отсутствии, чаще всего связанным с тяжелыми заболеваниями почек.

Нормальные значения калия: 3,5-5,5 ммоль/л.

Натрий (Na+)

Электролит, содержащийся преимущественно во внеклеточной жидкости, и в меньшем количестве - внутри клеток. Он отвечает за работу нервной и мышечной ткани, пищеварительных ферментов, кровяное давление, водный обмен.

Нормальные значения натрия:136-145 ммоль/л.

Хлор (Сl-)

Один из главных электролитов, который находится в крови в ионизированном состоянии и играет важную роль в поддержании водно-электролитного и кислотно-основного балансов в организме.

Нормальные значения хлора: 98-107 ммоль/л.

Креатинин

Вещество, которое играет важную роль в энергетическом обмене мышечной и других тканей. Креатинин полностью выводится почками, поэтому определение его концентрации в крови имеет наибольшее клиническое значение для диагностики заболеваний почек.

Нормальные значения креатинина:

  • Женщины - 53 - 97 мкмоль/л;
  • Мужчины - 62 – 115 мкмоль/л.

Мочевина

Вещество, являющееся конечным продуктом метаболизма белков в организме. Мочевина выводится почками, поэтому определение ее концентрации в крови дает представление о функциональных способностях почек и наиболее широко используется для диагностики почечной патологии.

Нормальные значения мочевины: 2,8-7,2 ммоль/л.

Мочевая кислота

Один из конечных продуктов метаболизма белков в организме. Мочевая кислота полностью выводится почками. Повышение концентрации мочевой кислоты встречается при почечнокаменной болезни, других заболеваниях почек, протекающих с почечной недостаточностью.

Нормальные значения мочевой кислоты:

  • Мужчины - 210 - 420 мкмоль/л;
  • Женщины - 150 - 350 мкмоль/л.

С-реактивный белок (СРБ)

Чувствительный элемент крови, быстрее других реагирующий на повреждения тканей. Наличие реактивного белка в сыворотке крови – признак воспалительного процесса, травмы, проникновения в организм чужеродных микроорганизмов – бактерий, паразитов, грибов. Чем острее воспалительный процесс, активнее заболевание, тем выше С-реактивный белок в сыворотке крови.

Нормальные значения С-реактивного белка: 0 - 5 мг/л.

Железо (сывороточное железо)

Жизненно важный микроэлемент, который входит в состав гемоглобина, участвует в транспорте и депонировании кислорода и играет важную роль в процессах кроветворения.

Нормальные значения сывороточного железа:

  • Женщины - 8,95 - 30,43 мкмоль/л;
  • Мужчины - 11,64 - 30,43 мкмоль/л.

Как подготовиться к исследованию?

За сутки до взятия крови на биохимию необходимо исключить прием алкоголя, за 1 час – курение. Взятие крови желательно производить натощак в утренние часы. Между последним приемом пищи и взятием крови должно пройти не менее 12 часов. Сок, чай, кофе, жевательная резинка не допускаются. Можно пить воду. Необходимо исключить повышенные психоэмоциональные и физические нагрузки.

Какие сроки исполнения анализа?

1 день.

Как оценивают результаты биохимического анализа крови?

Использование различных методов диагностики разными клиниками приводит к неодинаковым результатам, могут также отличаться единицы измерения. Поэтому для правильной расшифровки результата биохимического анализа крови требуется консультация лечащего врача.

Что означает биохимический анализ крови

Биохимический анализ крови представляет собой оценку веществ и биологических агентов, циркулирующих в организме. Его показатели означают какие-либо нарушения метаболизма и неполадки в работе внутренних органов: печени, почек, щитовидной железы и т.д.

Designed by Freepik


Что входит в биохимический анализ крови

В российских поликлиниках, как правило, назначают бесплатный биохимический анализ крови. Существует так называемый общетерапевтический стандарт, по которому его делают.

Всего в биохимический анализ крови входит 11 веществ. Все они делятся на:

  1. Ферменты;

  2. Липиды;

  3. Белки;

  4. Углеводы;

  5. Пигменты;

  6. Компоненты азотистого обмена;

  7. Витамины и микроэлементы.

Общий белок

Выполняет множество разных функций, включая транспортировку питательных веществ к тканям и органам, поддержку pH-баланса крови.

Повышенный общий белок, как правило, указывает на онкологию, либо воспаление суставов при артрите или ревматизме.

Пониженный общий белок говорит о нарушениях в работе печени, почек, ЖКТ и опять же на онкологическое заболевание.

Альбумин

Специализированный сывороточный белок, который составляет до 55% всех белков в плазме крови. Отвечает за коллоидно-осмотическое давление крови, связывает и переносит практически все жизненно-важные вещества, а также лекарства (например, пенициллин, варфарин и т.д.).

Уровень альбумина ниже нормы указывает на опасные состояния вроде нефротического синдрома, ожогов, энтеропатии и т.д. Повышение альбумина наблюдается во время обезвоживания

Креатинин

Вырабатывается в мышцах путем метаболизации креатина. Важный элемент энергетического обмена в различных тканях организма – в первую очередь в мышечной. При этом достаточный уровень креатинина в крови крайне важен для нормальной работы почек.

Как правило, креатинин повышается при гипертиреозе, либо почечной недостаточности.

Аспартатаминотрансфераза (АСТ)

Сложное органическое соединение из группы ферментов, необходимый в метаболизме аминокислот. Участвует в работе сердца, печени и почек.

Высокий уровень АСТ, соответственно, указывает на вероятность инфаркта, панкреатита или рака печени, острой сердечной недостаточности и прочие заболевания.

Аланинаминотрансфераза (АЛТ)

Ещё один фермент, который образуется в результате разрушения клеток печени, сердца. Как правило, в крови присутствует в незначительном количестве.

Уровень АЛТ резко повышается при гепатитах, инфаркте миокарда, циррозе печени.

Глюкоза (сахар в крови)

Моносахарид. Один из важнейших компонентов крови, отвечающий за углеводный обмен в организме – гликемию.

Соответственно, высокий уровень глюкозы указывает на сахарный диабет, либо преддиабетическое состояние со снижением толерантности к ней.

Designed by Freepik

Мочевина

Представляет собой конечный продукт распада белков.

Неполадки с концентрацией мочевины в крови могут указывать на плохую работу почек, кишечной непроходимости, опухолях, сердечной недостаточности, уремии, непроходимости мочевыводящей системы.

Билирубин

Продукт распада гемоглобина, пигмент красно-желтого цвета. В крови может присутствовать либо в связанном состоянии, либо в свободном. Именно поэтому бывает два анализа крови на билирубин: общий или непрямой.

Повышение уровня билирубина приводит к желтухе. Она в свою очередь вызывается гепатитом, нехваткой витамина B12, циррозом печени или острым отравлением.

Холестерин

Липофильный спирт, важный продукт жирового обмена, участвует в усвоении витамина Д, выработке некоторых гормонов. При этом, как правило, проверяют общий холестерин. Однако при подозрениях на атеросклероз могут назначить анализ на «плохой» холестерин (ЛПНП).

Электролиты (натрий, калий, кальций и т.д.)

Основные неорганические вещества, отвечающие за водно-солевой обмен. Их нехватка может говорит об обезвоживании или нарушении обменных процессов в организме, вызванном плохой работой почек. Нехватка калия и кальция указывает на плохую работу сердца.

В зависимости от лаборатории в биохимический анализ крови могут входить исследования иных веществ.

Липаза

Важный фермент, необходимый для расщепления жиров. Как правило, проверяют выработку панкреатической липазы – именно она отвечает за переработку пищи.

Амилаза

Тоже фермент, но отвечающий за усвоение углеводов. Содержится в слюнной жидкости и поджелудочной железе, которые несколько отличаются по своему строению.

Повышение амилазы указывает на перитонит, камень в поджелудочной, холецистит, почечную недостаточность, панкреатит, сахарный диабет.

Сывороточное железо

Присутствие железа в сыворотке крови важно для связывания кислорода. Без него не будет образовываться важнейший белок гемоглобин, который и транспортирует кислород к тканям.

Низкий уровень железа говорит либо о хронической, либо острой кровопотере, железодефицитной анемии, некоторых хронических заболеваниях (волчанка, ревматоидный артрит).

Повышенное железо может указывать на цирроз печени, артрит, сахарный диабет, прием некоторых препаратов (аспирин, метотрексат, оральные контрацептивы).

Ферритин

В дополнение к исследованию уровня железа могут назначить анализ крови на ферритин. Так называют специальный белок, который способствует накоплению железа.

Биохимия крови: норма у взрослых

Показатель

Норма

Единица измерений

Мужчины

Женщины

Общий белок

64 – 83

г/л

Альбумин

35 – 50

Креатинин

62 – 115

53 – 97

мкмоль/л

АСТ

до 41

до 31

ед/л

АЛТ

до 45

до 34

Глюкоза

3,88 – 5,83

ммоль/л

Мочевина

2,4 – 6,4

ПИГМЕНТЫ

Билирубин (общий)

3,4 – 17,1

мкмоль/л

прямой

до 3,4

непрямой

до 19

ЛИПИДЫ

Холестерин (общий)

3,0 – 6,0

ммоль/л

низкой плотности (ЛПНП)

2,2 – 4,8

1,93 – 4,51

высокой плотности (ЛПВП)

0,7 – 1,73

0,8 – 2,28

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Калий

3,5 – 5,5

ммоль/л

Кальций

2,15 – 2,5

Натрий

135 – 145

Магний

0,65 – 1,0

Фосфор

0,85 – 1,5

Хлор

99 – 108

Железо в сыворотке

11,5 – 30,5

9 – 30,4

Когда назначают анализ крови на биохимию?

Определенные вещества в биохимическом анализе крови проверяют в рамках обычной диспансеризации, то есть в качестве профилактической меры.

Если есть подозрение на заболевания печени, онкологию, болезни сердца, нарушения эндокринной системы, врачи назначают расширенный анализ крови на биохимию. Конкретный перечень веществ, подлежащих проверке, зависит от того, какую болезнь подозревает специалист.

Анализ крови на биохимию обязательно сдают беременные, следуя графику посещения гинеколога. Это очень важно, чтобы отследить течение беременности и вовремя распознать отклонения.

Как подготовиться к сдаче биохимического анализа крови

Сдать биохимический анализ крови можно в любой поликлинике по месту жительства. Забор образца производится из вены одноразовой иглой. Однако нужно учитывать, что тест довольно чувствительный, а на его достоверность может повлиять немало факторов. Поэтому нужно тщательно подготовиться к сдаче биохимического анализа крови:

  1. За сутки до сдачи воздержаться от жирного, жареного, соленого и острого. Питаться чем-нибудь легким и постным;

  2. Не употреблять алкоголь как минимум за сутки;

  3. Исключить кофеиносодержащие напитки (кофе, энергетики), ограничить употребление чая за 12 часов до забора крови;

  4. Не тренироваться и не работать физически накануне сдачи крови, постараться избегать стресса;

  5. Сдавать кровь следует натощак в первой половине дня.

Расшифровка биохимического анализа крови

В каждой лаборатории имеется таблица нормативные (референсных) показателей для каждого из микроэлементов и веществ, которые присутствуют в крови взрослого человека или ребенка.

Полученные в результате анализа значения сравнивают с ней. При этом результаты при расшифровке биохимического анализа крови могут отличаться в зависимости от того, какие единицы измерений используются в лаборатории.

Обязательно обратите внимание на нормативные значения в своем бланке анализов.

Designed by Freepik

Сколько делают биохимический анализ крови?

Подготовка результатов анализа в поликлинике по месту жительства среднем занимает сутки. Если тест более подробный со множеством позиций, то на это может уйти от 5 до 14 рабочих дней.

Итог

Анализ крови на биохимию – один из наиболее подробных и точных анализов крови. Тем не менее далеко не всегда его достаточно, чтобы поставить точный диагноз. Часто он лишь помогает установить косвенную причину проблемы. В дополнение к нему ваш врач может назначить дополнительные тесты.

нормы показателей в таблице и расшифровка результатов у взрослых и детей

Биохимический анализ крови («биохимия») входит в большинство стандартов обследования пациента. Он отражает функцию внутренних органов — сердца, печени, почек. Биохимия крови — важный диагностический метод. Чтобы он был достоверным, следует правильно подготовиться к сдаче крови.

Что такое биохимический анализ крови

Биохимический анализ крови — это исследование химических элементов, которые циркулируют в живом организме. Это ферменты, минеральные вещества, аминокислоты и их соединения. Все эти вещества образуются при функционировании внутренних органов, выходят в кровь. По их количеству судят о работе отдельных органов.

Перед взятием крови на биохимический анализ требуется подготовка пациента. Прием пищи, физическая нагрузка, употребление лекарств приводят к изменению биохимических показателей, что затрудняет постановку диагноза.

У биохимического анализа крови есть срок годности. Обменные и ферментативные процессы в организме протекают постоянно, поэтому показатели крови меняются.

Стандартный срок действия анализа крови на биохимию составляет 10 дней.

Биохимию крови часто назначают сдавать перед операциями, госпитализацией в стационар. Следует учитывать указанный временной промежуток.

Показания к анализу крови на биохимию

Биохимический анализ крови применяется как метод обследования для оценки здоровья человека. У него есть профилактические и диагностические показания. Профилактические показания:

  • обследование перед плановой госпитализацией в стационар;
  • обследование перед плановыми операциями;
  • подготовка к инвазивным диагностическим процедурам — компьютерная томография с внутривенным введением контрастного вещества, коронарография;
  • медицинские осмотры при трудоустройстве, поступлении на военную службу;
  • плановое обследование пациентов, находящихся на диспансерном учёте.

Диагностические показания к сдаче биохимического анализа крови — это жалобы на здоровье, указывающие на развитие какого-либо заболевания. Биохимия показана для диагностики патологии:

  • печени — гепатит, холецистит, описторхоз;
  • почек — гломерулонефрит, почечная недостаточность;
  • сердца — инфаркт, атеросклероз;
  • поджелудочной железы — панкреатит, сахарный диабет.

Биохимические показатели крови меняются при общих заболеваниях: онкологические, инфекционные, аутоиммунные, генетические. Биохимический анализ крови у взрослых не является единственным диагностическим методом, его нужно использовать в совокупности с другими методами обследования.

На анализ берут венозную кровь. Подготовка к сдаче крови проводится накануне процедуры:

  • исключить употребление жирной, жареной пищи, алкоголя;
  • исключить курение;
  • отменить прием лекарственных препаратов;
  • ограничить физическую нагрузку.

Кровь сдают натощак, поэтому анализ назначают обычно на утро. Перед сдачей крови есть нельзя, но можно выпить стакан воды. Если процедура назначена вечером, есть можно только утром, чтобы до сдачи крови прошло не менее 8 часов.

Показания биохимии крови у детей

Показания для взятия биохимии у детей практически те же, что у взрослых. Профилактические обследования проводят:

  • перед плановыми госпитализациями, операциями;
  • детям с хроническими заболеваниями;
  • подросткам перед поступлением в учебные заведения.

Диагностический забор крови проводят при подозрении на различные заболевания.

Подготовка к биохимическому анализу крови для детей проводится так же, как для взрослых. Нужно придерживаться легкой диеты, отказаться от физических нагрузок накануне процедуры. Есть перед биохимическим анализом крови нельзя. Если ребенок маленький, находится на грудном вскармливании, диету нужно соблюдать маме.

Таблица норм показателей биохимии крови

Результат биохимического анализа обычно представлен таблицей, где указаны поочередно проверяемые показатели, нормы и результаты обследуемого. Показатели имеют русское или латинское обозначение. Нормы представлены референтными значениями, то есть выявленными у большинства здоровых людей.

Таблица норм и расшифровки результатов биохимии крови у взрослых.

Показатель с расшифровкойСокращенное названиеНорма у взрослых мужчинНорма у взрослых женщин
Общий белок Tp67-87 г/л67-87 г/л
Глюкоза Glu3,3-5,5 ммоль/л
Холестерин CholМенее 6,18 ммоль/л
Билирубин TbilОбщий 5,1-17 мкмоль/л
Свободный 3,4-12 мкмоль/л
Связанный 1,7-5,1 мкмоль/л
Общий 5,1-17 мкмоль/л
Свободный 3,4-12 мкмоль/л
Связанный 1,7-5,1 мкмоль/л
АЛТ, аланинаминотрансфераза/ALT Alt10-37 МЕ/л7-31 МЕ/л
АСТ, аспартатаминотрансфераза/AST Ast8-46 МЕ/л7-34 МЕ/л
Гамма-ГТП, гамма-глютамилтранспептидаза/GGT Ggt11-50 Ед/л7-32 Ед/л
Щелочная фосфатаза Alp30-120 Ед/л
Мочевина Urea2,8-7,5 ммоль/л
Креатинин Crea74-110 мкмоль/л 60-100 мкмоль/л
Альфа-амилаза Amyl27-131 Ед/л27-131 Ед/л
ЛДГ, лактатдегидрогеназа/LDH LdhМенее 250 Ед/л
Кальций2,2-2,6 ммоль/л
Железо сывороточное10,7-30,4 мкмоль/л9-23,3 мкмоль/л
Магний0,8-1,2 ммоль/л

Расшифровка результата биохимического анализа крови

Показателей биохимического анализа крови много, каждый имеет свое значение. Интерпретации подвергают отдельные показатели, а также их совокупность. При расшифровке биохимии учитывают жалобы, с которыми человек обратился к врачу, данные других исследований.

Общий белок крови

Сумма всех белков крови. Сюда входят альбумины, глобулины. Повышение уровня белка наблюдается при:

  • обезвоживании — рвота, диарея, ожоги;
  • инфекционных заболеваниях;
  • аутоиммунных болезнях — красная волчанка, ревматоидный артрит;
  • онкопатологии — миеломная болезнь.

Снижается общий белок при низкобелковом рационе питания, хроническом гепатите, циррозе печени, гломерулонефрите.

Глюкоза

Углевод, основной источник энергии для организма. Повышение глюкозы:

  • сахарный диабет;
  • болезни надпочечников, щитовидной железы;
  • панкреатит;
  • цирроз печени;
  • травмы, опухоли головного мозга;
  • инфаркт миокарда.

Бывает физиологическое увеличение глюкозы — после приема пищи, физической нагрузки, стресса. Показатель приобретает нормальное значение через 30-60 минут после подъёма.

Снижение глюкозы:

  • опухоли поджелудочной железы;
  • цирроз печени;
  • лекарственные отравления.

Физиологическое снижение связано с голоданием, длительной физической нагрузкой.

Общий холестерин

Компонент желчных кислот. Образуется в печени, поступает с пищей животного происхождения. Повышение холестерина:

  • первичные и вторичные гиперлипидемии;
  • алкоголизм;
  • сахарный диабет;
  • злоупотребление жирной пищей.

Снижение холестерина наблюдается при голодании, ожогах.

Билирубин

Пигмент, получающийся при распаде гемоглобина, имеет желтый цвет. Основной компонент желчи. В крови есть два типа билирубина:

  • связанный с белком;
  • свободный.

Вместе они составляют общий билирубин. Свободный вид токсичный, разрушает клетки. В печени он связывается с глюкуроновой кислотой, становится водорастворимым и нетоксичным.

Повышение билирубина:

  • анемии, сопровождающиеся усиленным разрушением гемоглобина;
  • нехватка витамина В12;
  • множественные гематомы;
  • заболевания печени;
  • паразитарные инвазии;
  • отравления лекарствами;
  • желчные камни;
  • синдром Жильбера.

Снижение билирубина встречается редко, не имеет клинического значения.

АЛТ

Аббревиатура расшифровывается как аланинаминотрансфераза. Это фермент, который участвует в обмене аминокислот внутри клетки. Фермент располагается в клетках печени, сердца, мышц. Повреждение клеток при воспалении или травме приводит к увеличению показателя АЛТ.

Клетки печени содержат наибольшее количество АЛТ. Поэтому уровень фермента возрастает при острых и хронических гепатитах. АЛТ растет также при:

  • сердечной недостаточности, инфаркте;
  • травме с обширным поражением мышечной ткани;
  • раке печени;
  • желчных камнях;
  • алкогольном, лекарственном гепатите;
  • ожогах;
  • остром панкреатите.

Уменьшение показателя наблюдается при циррозе печени, нехватке пиридоксина.

АСТ

Расшифровка аббревиатуры — аспартатаминотрансфераза. Это фермент, как и АЛТ, нужен для обмена аминокислот. Больше всего АСТ содержат клетки миокарда. При инфаркте или других заболеваниях сердца происходит резкое повышение АСТ. Фермент АЛТ тоже увеличивается, но не так заметно.

Чтобы различить поражение сердца и печени, когда повышены оба фермента, используют коэффициент де Ритиса. Это отношение АСТ к АЛТ. Если коэффициент больше 1,3 — идет поражение сердца. Если коэффициент равен 0,6-0,8 и меньше — это признак поражения печени.

Уменьшается уровень АСТ при выраженном циррозе, разрыве печени.

Гамма-ГТП

Расшифровка аббревиатуры — гамма-глутамилтранспептидаза. Фермент печени и почек, участвует в обмене аминокислот. Повышенное содержание фермента связано с заболеваниями печени:

  • желчные камни;
  • опухоли;
  • гепатит;
  • побочное действие лекарств;
  • алкоголизм;
  • обострение гломерулонефрита, пиелонефрита;
  • рак предстательной железы.

Снижение гамма-ГТП не имеет клинического значения.

Щелочная фосфатаза

Основной показатель обмена фосфора и кальция, поражения печени. Повышается при:

  • разрушении костей;
  • рахите;
  • злокачественных опухолях костей;
  • циррозе;
  • раке печени;
  • желчных камнях.

Физиологическое повышение наблюдается у детей и беременных женщин. Снижение связано с нарушением синтеза костной ткани, дефицитом магния.

Мочевина

Образуется вследствие распада белка. В биохимии отражает функцию почек. Повышение мочевины означает различные заболевания почек, ожоги, задержку мочи. Снижение мочевины наблюдается при беременности, болезнях печени.

Креатинин

Образуется из креатина, служит источником энергии для мышц. Повышение креатинина:

  • почечная недостаточность;
  • избыток соматотропина;
  • прием препаратов, токсичных для почек;
  • массивные повреждения мышц;
  • последствие облучения;
  • обезвоживание.

Физиологическое увеличение креатинина наблюдается после употребления обильной мясной пищи. Снижение креатинина характерно для вегетарианцев, беременных женщин.

Альфа-амилаза

Фермент слюны и сока поджелудочной железы. В биохимии крови смотрят оба вида фермента. Амилаза слюны составляет 60%, панкреатическая — 40% от общего количества. Амилаза расщепляет углеводы пищи.

Увеличение уровня амилазы происходит при:

  • остром панкреатите — до 5-10 норм;
  • свинке;
  • внематочной беременности;
  • кистах, опухолях поджелудочной железы;
  • злоупотреблении алкоголем;
  • почечной недостаточности.

Уменьшается содержание амилазы при муковисцидозе, циррозе печени, отсутствии поджелудочной железы.

ЛДГ

Расшифровка аббревиатуры — лактатдегидрогеназа. Фермент, содержится во всех тканях организма. Специфический маркер поражения сердца. Фермент повышается при:

  • инфаркте;
  • болезнях печени;
  • болезнях крови;
  • злоупотреблении алкоголем.

Снижение ЛДГ не имеет клинического значения.

Кальций

Основной компонент костей, придающий им прочность. В крови циркулирует 1% общего запаса кальция. Его содержание регулируется гормонами паращитовидных желез. Повышение кальция:

  • злокачественные опухоли;
  • тиреотоксикоз;
  • передозировка витамина Д;
  • саркоидоз;
  • пересаженная почка;
  • туберкулез;
  • почечная недостаточность.

К снижению кальция приводит нехватка витамина Д, почечная недостаточность, острый панкреатит, переливание консервированной крови.

Железо сывороточное

Входит в состав гемоглобина, необходимо для транспортировки кислорода. В сыворотке крови циркулирует менее 1% общего запаса железа. Всегда связано с белком трансферрином.

Высокое содержание железа:

  • избыточное поступление с пищей;
  • бесконтрольный прием препаратов железа;
  • гемохроматоз;
  • анемии с быстрым распадом эритроцитов;
  • дефицит витамина В12, фолиевой кислоты;
  • острый и хронический гепатит;
  • лейкемия;
  • отравление лекарствами.

Снижение железа связано с недостатком его в пище, частыми кровотечениями, беременностью вследствие повышенного расхода.

Магний

Микроэлемент, участвует в обменных процессах. Повышается при почечной недостаточности, гипотиреозе, обезвоживании. Снижается при голодании, дефиците витамина Д, алкоголизме, беременности.

Нормы биохимического анализа крови у детей

Расшифровка биохимического анализа крови у детей отличается от таковой у взрослых по отдельным показателям:

  • общий белок — 60-80 г/л;
  • холестерин — 2,2-5,2 ммоль/л;
  • глюкоза — 2,5-5,5 ммоль/л;
  • щелочная фосфатаза — до 600 Ед/л;
  • мочевина — 1,8-6,4 мкмоль/л.

Остальные показатели биохимии крови ребенка такие же, как у взрослых.

Нормы биохимии крови для беременных

Нормы биохимического анализа крови у беременных женщин:

  • холестерин — 6,16-13,7;
  • глюкоза — 3,5-5,1;
  • щелочная фосфатаза — до 150;
  • железо — 8,9-30.

Остальные показатели должны быть такими же, как у не беременных. Биохимический анализ крови применяется для диагностики многих заболеваний. Его показатели нужно рассматривать не по отдельности, а в совокупности с другими компонентами анализа, данными осмотра, инструментального обследования.

Теория биохимических систем: обзор

Теория биохимических систем (BST) - это основа для набора аналитических инструментов и инструментов моделирования, которые облегчают анализ динамических биологических систем. В этом документе описываются основные разработки BST до текущего состояния в 2012 году. В нем обсуждается его обоснование, описываются типичные стратегии и методы проектирования, диагностики, анализа и использования моделей BST, а также рассматриваются области применения. Этот документ предназначен как руководство для исследователей, начинающих увлекательную область анализа биологических систем, и как ресурс для практиков и экспертов.

1. Преамбула

Теория биохимических систем (BST) - это математическая и вычислительная основа для анализа и моделирования систем. Первоначально он был разработан для биохимических путей, но к настоящему времени стал гораздо более широко применяться в системах в биологии и за ее пределами. BST называется «каноническим», что означает, что построение модели, диагностика и анализ следуют строгим правилам, которые будут обсуждаться в этой статье. Ключевой компонент BST - это степенное представление всех процессов в системе.

BST был в центре внимания ряда книг [1–6], в том числе некоторых на китайском и японском языках [7–9]. Наиболее подробный современный текст, посвященный BST, - это [3]. Более того, с момента его создания, многочисленные обзоры отражают эволюцию современного состояния BST. В большинстве этих обзоров обобщены методические достижения в области анализа систем биохимических путей [10–50]. Другие сравнивали модели BST с альтернативными моделями [32, 51–63]; некоторые из этих сравнений будут обсуждены позже.Тем не менее, другие обзоры были сосредоточены на специальных областях, таких как индивидуальные методы оптимизации моделей BST (например, [64–67]) или оценка их параметров (например, [68–72]), стратегии для открытия дизайна и принципов работы в естественных системах ( например, [73–78]), и даже использование BST-моделей в статистике [79–81]. Исторический отчет о первых двадцати годах BST представлен в [82].

Поддерживая методологические разработки в этой области, было разработано несколько пакетов программного обеспечения для различных аспектов анализа BST.Самым ранним из них был ESSYNS [83–85], который поддерживал все стандартные стационарные анализы, а также содержал численный решатель, который в то время был во много раз быстрее любого стандартного программного обеспечения [86, 87]; см. также [88]. Используя достижения в области вычислений и расширение решателя от ESSYNS, Феррейра создал очень удобный для пользователя пакет PLAS, который находится в открытом доступе и до сих пор широко используется [89] (см. Также [3]). Ямада и его коллеги разработали программное обеспечение для перевода моделей E-клеток в модели BST в формате PLAS [90].Группа Окамото создала программное обеспечение BestKit, которое позволяет графическое проектирование и перевод моделей, а также их анализ [91–93]. Вера и его коллеги разработали программный инструмент PLMaddon для анализа моделей BST в SBML [94]; см. также [95]. Он расширяет Matlab SBToolbox специфическими функциями для степенных представлений, которые являются фундаментальными для BST. Похожую цель преследовала программа SBML squeezer, в состав которой входит BST, но носит более общий характер [96]. Другой программный пакет - Cadlive, который предлагает комплексные вычислительные инструменты для построения, анализа и моделирования крупномасштабных моделей биологических сетей [97].Вера и Торрес [98] создали программное обеспечение специально для оптимизации моделей на основе BST, а группа Саважо разработала специальный набор инструментов для анализа пространств проектирования; его можно найти в [99]. Goel et al. предложил автоматизированный метод построения уравнений BST на основе информации о связности и регулировании системы [45].

Цель этой статьи - описать современное состояние BST. Учитывая, что BST была задумана более сорока лет назад, многое произошло и просачивается еще больше.Этот документ является довольно всеобъемлющим, но отнюдь не полным, и вполне вероятно, что некоторые важные статьи отсутствуют, за что я приношу свои извинения. Более того, из-за своего широкого охвата в статье можно лишь поверхностно обсудить многие из соответствующих тем, и многие интересные тонкости не станут очевидными, а вместо этого «исчезнут» в группах ссылок. Примерами являются подробные исследования принципов построения сетей регуляции генов и выводы об их топологии и регуляции.Тем не менее, ожидается, что статья предоставит новичкам легкий доступ к BST и предоставит более опытным исследователям ценный ресурс.

2. История и обоснование

BST был предложен М. Саважо в 1969 году [100–102]. Несколько интересных тенденций побудили его разработать этот новый формализм. Во-первых, биохимия находилась в процессе перехода от традиционных исследований изолированных реакций к анализу путей и, в частности, к исследованиям роли ингибирования обратной связи в их регуляции и контроле.Как отметил Саважо [101], «теперь мы можем попытаться описать поведение биохимических систем в терминах компонентных реакций. Однако до сих пор не предложено никакого метода системного анализа, который учитывал бы особую нелинейную природу биохимических систем ».

Одновременно с этим важным достижением в биохимии было развитие вычислительной техники, и первые пионеры анализа биохимических систем, такие как Дэвид Гарфинкель, представили крупномасштабные системы компьютерного моделирования для выяснения метаболических путей (например,г., [103–105]). Поразительно, насколько мощны новые компьютеры, небо казалось пределом, и казалось лишь вопросом времени, что любая большая реакционная система может быть проанализирована с помощью моделирования. Увы, Саважо и другие современники сразу же осознали, что вычислительная мощность - лишь один из аспектов анализа биологических систем: даже если бы можно было написать алгоритмы для моделирования больших реакционных сетей, было бы совсем неясно, какие функции следует использовать. Возможно, можно было бы прибегнуть к функциям по умолчанию, таким как законы скорости Михаэлиса-Ментен или Хилла и их обобщения [106–108], но тогда было бы чрезвычайно сложно определить все кинетические константы и коэффициенты.В самом деле, Шульц [109] убедительно показал, что точное представление реакций, катализируемых ферментами, становится на удивление сложным даже для очевидных простых бисубстратных двухпродуктовых реакций, если попытаться правильно объяснить динамику всех промежуточных комплексов. Предостережение против больших моделей ad hoc под другим углом, Генрих и Рапопорт [110, 111] отметили, что сложные имитационные модели реакционных сетей очень затрудняют различение между важными и неважными эффектами, которые ферменты и метаболиты оказывают на систему.Иначе говоря, становится сложной задачей сделать вывод только на основе моделирования, какие компоненты системы отвечают за определенные системные реакции. Напротив, утверждалось, что если можно будет найти действительно эффективный математический подход, он позволит относительно простые вычисления собственных значений, чувствительности, выигрыша и других ключевых характеристик модели. Интересно, что эти ключевые характеристики часто определяются значительно сокращенным числом основных параметров, что еще больше повышает привлекательность моделей, облегчающих описание ключевых факторов модели.

Возникшие сложности с чистым подходом к моделированию подсказали поиск альтернативных представлений, который должен был руководствоваться всеми вызывающими зависть парадигмами физики и инженерии. Физика прочно опирается на теорию, и представления двух связанных маятников или электрической цепи предписываются этой теорией и поэтому по существу однозначны. Кроме того, определяющие параметры, такие как сопротивление и проводимость в электрической цепи, обычно можно измерить.Не так в биологии. Представьте себе ситуацию, когда гормон вызывает изменение экспрессии генов. На первый взгляд, мы сталкиваемся с простой причинно-следственной связью. Однако в деталях этот процесс чрезвычайно сложен. Гормон, высвобождаемый отправителем, например железой, должен найти свои клетки-мишени. Там он должен состыковаться с рецептором. Рецептор обычно представляет собой трансмембранный белок, который при стыковке с гормоном претерпевает некоторые очень специфические изменения в своей трехмерной структуре. Это изменение во вторую очередь служит стимулом для сигнального каскада, который сам по себе включает несколько белков.Белок в последнем слое каскада прямо или косвенно сигнализирует о перемещении или активации фактора транскрипции, который связывается с соответствующей регуляторной областью гена, экспрессия которого должна быть повышена или понижена. Сформулировать эту цепочку событий механистически, в биофизических или молекулярных деталях в настоящее время невозможно.

Второй ролевой моделью для потенциальных представлений в биологии была инженерия. Здесь подавляющим выбором является линейная модель.Никакой формализм не понимается так хорошо, как линейная математика, и в частности линейная алгебра, и репертуар аналитических и вычислительных методов не имеет себе равных. Более того, инженерам удалось разработать устройства таким образом, чтобы их характеристики действительно были линейными, по крайней мере, приблизительно. Успех инженерии и ее использования линейной математики очевиден повсюду. Можно подумать только об исследовании Марса, где ракеты в точности следовали компьютерным предсказаниям, чтобы доставить марсоход размером с автомобиль, который самостоятельно передвигается и отправляет обратно снимки ранее невообразимого качества.

К сожалению, инженерные принципы редко могут быть применены непосредственно к биологическим системам, потому что биология по своей сути отличается от инженерии. Не мы, люди, создаем компоненты и объединяем их в функционирующие машины с приблизительно линейными характеристиками. Вместо этого природа выработала очень много известных и пока что неизвестных компонентов, и эти компоненты взаимодействуют плохо охарактеризованными способами, которые почти всегда содержат настоящие нелинейности, которые вряд ли можно спроектировать для упрощения системного анализа.В исходном наборе статей о BST Саважо уже описал это фундаментальное различие, заявив, что «малосигнальная» линеаризация совершенно неадекватна, поскольку известно, что динамический диапазон переменных приводит к нелинейной работе биохимических систем »[ 102]. В то же время он признал, что общая нелинейная теория слишком сложна для любого упрощенного анализа [100]. Единственной реалистичной, выполнимой стратегией должен был быть компромисс между общностью и управляемостью, и этот компромисс должен был быть приближением.

Объединив идеи анализа Боде в электротехнике [112] и теории приближений Тейлора, Саважо предложил степенное представление в качестве действительного локального описания процессов в биохимии. Это представление сочетало общность с простотой, оказалось достаточно богатым, чтобы уловить типичные нелинейности, такие как устойчивые колебания [102], ограничивало количество экспериментальных данных, необходимых для описания общих законов скорости, и в целом казалось идеальным для «конечной цели. … Чтобы объяснить поведение крупномасштабных биохимических систем, а не индивидуальных реакций »[100].Действительно, позже стало ясно, что все нелинейности, которые можно сформулировать как обыкновенные дифференциальные уравнения, также могут быть представлены с полной точностью в BST [113].

Прошло более сорока лет, когда были предложены основные идеи BST, что поднимает вопрос о том, остается ли первоначальная цель «объяснения поведения крупномасштабных… систем» [100] неизменной. Выходя за рамки биохимии и метаболизма, можно было бы ответить на этот вопрос, взглянув на зарождающуюся область системной биологии.И действительно, часто декларируемые цели и задачи системной биологии принципиально не отличаются от целей раннего BST. Под общим заголовком «понимание» биологической системы можно разделить их на две категории, которые на первый взгляд кажутся довольно разными, но на самом деле имеют довольно много общего [44]. Первая цель - создание крупномасштабных моделей целой клетки или организма. Такие модели, несомненно, будут очень полезны в широком спектре приложений, от метаболической инженерии до нацеливания лекарств и разработки персонализированных симуляторов болезней.Второй тип понимания - это открытие принципов проектирования и работы, которые объясняют, почему конкретная структура или процесс в природе превзошли альтернативы в ходе эволюции [34, 35, 78]. Например, почему подавление конечного продукта почти всегда нацелено на первый шаг в линейной цепочке процессов? Почему одни гены контролируются индукторами, а другие - репрессорами? Очевидно, что для достижения первой цели реалистичных симуляторов требуются очень большие модели с множеством процессов и параметров, в то время как вторая цель предполагает удаление любой посторонней информации до тех пор, пока сущность структуры или процесса не будет раскрыта в относительно небольшой модели.Тем не менее, на глубоком организационном уровне цели являются двумя сторонами одной и той же проблемы, потому что большинство больших систем в биологии являются модульными и, возможно, демонстрируют общие конструктивные особенности на разных уровнях. Они организованы и управляются иерархически, так что истинное понимание все более мелких функциональных модулей значительно улучшает понимание системы в целом.

Таким образом, основные цели и стремления BST по-прежнему актуальны, с расширением сферы применения на биологические системы в целом.Методы анализа, конечно, эволюционировали, и теперь стало возможным, например, оценивать S-системы с помощью моделирования миллионов прогонов Монте-Карло, что несколько десятилетий назад можно было выполнить только на нескольких компьютерах по всему миру. . Не менее важно и быстро расширяющаяся доступность биологических технологий, а также огромное количество полезных количественных данных, которые они предоставляют. В сочетании с гораздо более высокой оценкой вычислительных подходов среди экспериментальных биологов существует беспрецедентная уверенность в том, что мы действительно сможем сформулировать и параметризовать очень большие модели биологических систем в обозримом будущем и использовать эти модели для улучшения человечества.

Истинным Святым Граалем системной биологии будет теория биологии. Легко увидеть, на что способна такая теория, когда мы изучаем переход физики от экспериментальной науки к науке, основанной на теории. Вместо того, чтобы изучать одно приложение за раз, мы могли бы делать (и доказывать) общие утверждения о целых классах биологических явлений. Некоторые биологические законы и частичные теории уже были предложены, но их мало и они изолированы в определенных нишах. Например, почти универсальный закон соответствия между аминокислотами и кодонами оказал огромное влияние на интерпретацию геномной информации, а теория эволюции помогла нам объяснить родство и различия между видами.Теория спроса [114, 115] объясняет различные способы регуляции генов, а теория множественного равновесия и согласованности [116, 117] рассматривает определенные явления в метаболизме. Тем не менее, несмотря на то, что были сделаны некоторые попытки, общие теории более крупных биологических доменов кажутся недосягаемыми на данный момент.

3. BST и другие канонические подходы к моделированию

Ключом к пониманию крупномасштабных систем в биологии посредством моделирования является эффективный компромисс между применимостью, точностью представления, математической управляемостью и эффективными вычислительными инструментами.Как следует из термина «компромисс», не известно идеальной стратегии моделирования, которая удовлетворяла бы всем четырем критериям во всех соответствующих ситуациях. Тем не менее, нетрудно понять, что модели, состоящие из чрезвычайно разнородных смесей функций и подмоделей, хотя и могут быть весьма точными, вряд ли позволят обтекаемые формулировки и анализ или четкие интерпретации. Напротив, однородные модельные структуры обеспечивают высокий потенциальный уровень управляемости и элегантности, особенно если для этих структур можно использовать мощные инструменты, такие как линейная алгебра.Признавая этот факт, некоторые подходы к анализу биологических систем использовали «канонические представления» [2, 6, 11, 17, 81, 118]. Они состоят из математически однородных структур, которые являются результатом строгих правил построения, которые, в свою очередь, строго выводятся из математической теории.

Наиболее понятной канонической моделью является линейное представление. При настройке линейной модели с самого начала ясно, что каждый процесс в модели должен быть представлен линейной функцией и что конечный результат будет полностью состоять из таких линейных функций.Наградой за это серьезное ограничение выбора и построения модели является то, что для анализа доступен обширный набор эффективных методов. Именно это богатство методов, например, продвинуло инженерию на тот огромный уровень сложности, который мы обсуждали ранее. Как только один компонент модели становится нелинейным, однородность теряется, и упрощенный анализ затрудняется, если не исключен.

Хотя линейные модели по праву являются первым выбором для моделирования, они, очевидно, не учитывают нелинейности, а поскольку биологические явления преимущественно нелинейны, линейные модели не могут напрямую применяться к биологическим системам.Однако мы увидим, что некоторые нелинейные канонические модели обладают линейными характеристиками, которые позволяют анализировать определенные аспекты нелинейных систем. Таким образом, возникают два вопроса: можем ли мы идентифицировать эффективные нелинейные канонические модели, и если да, то стоит ли затраченных усилий? Давайте начнем со второго вопроса о том, почему выгодно принимать ограничения канонических моделей. Можно дать несколько дополнительных ответов.

Во-первых, канонические модели напрямую решают фундаментальный вопрос о том, как начать проектирование модели.Как указано выше, мы обычно не знаем биофизических процессов и математических функций, которые оптимальны для описания сложных процессов в биологии. Одним из ответов сообщества моделирования было использование моделей по умолчанию или специальных формулировок , которые по какой-то причине кажутся полезными, даже если они могут не иметь биофизической или химической основы и даже если необходимые допущения на самом деле неверны. Например, стандартным представлением реакций, катализируемых ферментами, является функция Михаэлиса-Ментен [106–108], хотя биохимические предположения, лежащие в основе использования этой функции, обычно не выполняются для метаболических путей in vivo [4, 12, 13 ].В то же время эта функция использовалась для изучения процессов, которые мало связаны с ферментами или биохимией, таких как поглощение питательных веществ из почвы через корни [119]. В канонических подходах представление такого процесса формально предписано и даже в некоторых пределах гарантировано будет правильным.

Во-вторых, результатом проектирования канонической модели по определению является модель с однородной структурой, которая позволяет проводить анализ, практически не зависящий от размера модели.Подобно случаю линейных моделей, например, канонические модели Лотки-Вольтерры и модели S-системы в BST позволяют проводить прямой анализ устойчивых состояний и их характеристик, независимо от того, сколько переменных задействовано; мы обсудим эту функцию позже. С практической точки зрения однородная структура модели облегчает разработку специализированного программного обеспечения. Такое программное обеспечение может быть адаптировано специально для канонической структуры и оптимизировано уникальными способами, поскольку его не нужно готовить к непредвиденным обстоятельствам, которые часто возникают в моделях ad hoc .Например, численный решатель для систем степенных дифференциальных уравнений не должен предвидеть возникновение полюсов или других плохо определенных ситуаций и поэтому может быть оптимизирован уникальными способами [85–87]. Точно так же различные эффективные решатели для вычислений чувствительности и краевых задач использовали однородную структуру моделей BST [88, 120–127].

В-третьих, хорошо подобранные канонические модели дают некоторые гарантии относительно их точности. Поскольку они по существу всегда являются результатом определенных приближений, известно, что они точны в какой-то выбранной рабочей точке и очень точны вблизи этой точки.В то же время ясно, что их точность неизвестного качества, если отойти от этой точки. Эта проблема, однако, характерна для всех моделей в биологии и будет более подробно обсуждена позже в контексте BST.

В-четвертых, канонические модели обладают интересным свойством, которое было названо телескопическими [128]. Поскольку эти модели всегда строятся в соответствии с одними и теми же принципами, конкретный уровень организации, для которого они предназначены, не имеет значения.Таким образом, независимо от того, представляет ли модель динамику генов, метаболитов, организмов или популяций, структура модели всегда одинакова. Если дополнительный, более подробный модуль создается на более низком уровне, чем модель, его структура гарантированно будет такой же, и результат может быть легко включен в модель на более высоком уровне. Как следствие, канонические модели являются естественной отправной точкой для подходов к многомасштабному моделированию.

Наконец, канонические модели допускают объективные сравнения, потому что они различаются только значениями параметров, но не структурой.Напротив, если нужно сравнить две модели ad hoc , неясно даже, сколько параметров следует учитывать. Например, типичная функция Хилла видимо имеет два параметра (и). Тем не менее, можно было бы считать коэффициент Хилла третьим параметром, который в этой формулировке равен 2, но может быть изменен на другое значение. В более общем плане, объективно сравнивать различные функциональные формы - это почти тривиально. В качестве конкретного примера рассмотрим модель Хилла и обобщенную логистическую модель, которые имеют очень похожие графики, но разные форматы и разное количество параметров (см. Рисунок 1).Две канонические модели одного и того же типа всегда намного более похожи, потому что они имеют одинаковую структуру и типы параметров, что позволяет проводить прямое и справедливое сравнение моделей одного и того же размера и даже вложенных моделей, которые включают все больше и больше параметров [129] .


Все канонические модели имеют определенную привлекательность с концептуальной точки зрения, но разные варианты выбора моделей имеют свои реальные преимущества и недостатки, и, как всегда, все они представляют собой различные компромиссы в отношении структурной пригодности, точности, математической и вычислительная управляемость, сложность, количество их параметров и множество других функций.Хотя в этой статье основное внимание уделяется BST, следует упомянуть альтернативные канонические подходы, использующие обыкновенные дифференциальные уравнения (ОДУ).

Прежде чем мы подробно обсудим альтернативные канонические модели, полезно ввести общую номенклатуру. Мы различаем два типа переменных. Зависимые переменные , возможно, подвержены влиянию системы и могут изменяться со временем. В системе дифференциальных уравнений каждая зависимая переменная имеет собственное уравнение. Независимые переменные либо постоянны, либо следуют динамике, управляемой извне.Как правило, у них нет собственных уравнений. Примерами являются яркость и температура во время цикла день-ночь, режим кормления, управляемый извне, или активность фермента, которая, как считается, не изменяется во время численного эксперимента. Параметры - это числовые значения, которые определяют специфику модели. Их значения постоянны на протяжении любого данного (вычислительного) эксперимента, но могут изменяться от одного эксперимента к другому. Основные константы , такие как и, иногда используются, но не как явные компоненты модели.

Общий формат моделей ODE для биохимических и различных других биологических систем: Здесь - вектор зависимых переменных, - стехиометрическая матрица, - это вектор или реакции. Стехиометрическая матрица описывает, какие переменные участвуют в какой реакции [130].

В качестве примера рассмотрим модель системы разветвленных путей, показанную на рисунке 2. Система содержит три зависимые переменные (,, и) и пять реакций. Таким образом, стехиометрическая матрица имеет три строки и пять столбцов и имеет вид Положительные записи соответствуют притокам, а отрицательные записи означают выбросы из пула метаболитов.Большинство записей - это нули и единицы, но другие величины могут учитывать стехиометрию реакций расщепления или слияния. Вектор реакций прямо показывает формат канонической (или неканонической) модели. Например, каждая из них может быть линейной функцией, функцией скорости Михаэлиса-Ментена или Хилла, степенной функцией или каким-либо другим представлением.


3.1. Типы нелинейных канонических моделей
3.1.1. Модели Лотки-Вольтерры

Старейшей и наиболее известной структурой нелинейного канонического моделирования является модель Лотки-Вольтерры (LV), которая обычно описывает взаимодействия между популяциями [131–136].В частности, динамика популяции описывается как сумма одного линейного члена и некоторых или всех бинарных взаимодействий между любыми двумя популяциями, что приводит к формулировке Эта формулировка содержит квадратичный член для переменной в своем собственном уравнении, который часто интерпретируется как термин скученности, который становится важным, когда популяция становится слишком большой. Любой из параметров может быть положительным, отрицательным или иметь значения 0. Если все переменные строго положительны, можно разделить обе части каждого уравнения на, и результатом будет система в формате: где изменение логарифма переменной задается как линейная функция всех переменных.Эта формулировка весьма интригует, потому что оказывается, что многие нелинейные канонические формы содержат три составляющих: дифференцирование, суммирование и логарифм переменных.

Интересным аспектом является то, что каждая модель LV имеет один и тот же формат, и что единственные различия между двумя моделями - это количество переменных (уравнений) и числовые значения значений параметров. Может сложиться впечатление, что формат сильно ограничивает набор возможных ответов модели.Однако это впечатление ошибочно, и модели LV могут представлять самые сложные нелинейности [21, 134], включая детерминированный хаос. Например, график на Рисунке 3 - это результат работы системы низкого напряжения всего с четырьмя переменными [71, 137, 138].


Хотя модели LV имеют долгую историю в области экологии и очень богаты возможными реакциями, они не подходят для описания биохимических систем. Причина в том, что этот специфический канонический формат несовместим с основными функциями путей ферментативных реакций.В качестве простого общего примера рассмотрим путь, содержащий бимолекулярную реакцию и один сигнал обратной связи, как показано на рисунке 4.


Эта система в общем моделируется как с некоторыми функциями, которые нам не нужно указывать для этой иллюстрации. Формат LV имеет проблемы с некоторыми процессами в этом простом примере. Постоянный ввод в систему несовместим с форматом LV; это должно быть сформулировано в LV как линейная функция от или, соответственно.Реакция от до представляет собой проблему в уравнении, потому что соответствующий член, описывающий образование, должен включать в качестве субстрата, а также ингибитор, но не сам по себе, поскольку не способствует его собственному образованию. Генерацию следует моделировать с помощью термина, содержащего и, но не содержащего, что, опять же, проблематично. Таким образом, хотя модели LV были чрезвычайно успешными для систем парного взаимодействия и простых процессов роста, они не подходят для систем биохимических реакций.Их ранее упомянутые универсальность и гибкость являются результатом определения вспомогательных переменных, которые искусственно увеличивают размер системы (параллели с BST см. В последующем разделе о Recasting ).

3.1.2. BST Models

BST предписывает канонические модели, в которых каждый процесс формулируется как продукт степенных функций. BST допускает несколько вариантов, как мы обсудим позже, но после выбора варианта результирующая модель всегда имеет одну и ту же однородную структуру.Как и в случае линейных моделей и моделей LV, различия проявляются только в количестве уравнений и значениях параметров.

BST имеет два корня: во-первых, Хендрик Уэйд Боде (1905–1982) показал, что отношение многочленов может быть представлено небольшими частями прямыми линиями после применения логарифмического преобразования к зависимой переменной и функции [1, 101, 112]. Во-вторых, Брук Тейлор (1685–1731) намного раньше показал, что любую достаточно гладкую функцию (с достаточно большим числом непрерывных производных) можно аппроксимировать полиномом порядка.Для приближение становится эквивалентным приближенной функции, но, даже для малых, приближение является точным в одной точке выбора, называемой рабочей точкой, и очень точной вблизи этой точки. В дальнейшем эти два понятия обычно расходятся, но общие утверждения, характеризующие скорость расхождения и точность приближения, редко оказываются практически полезными, даже если их можно сформулировать. В частности, достаточно гладкая функция по крайней мере с непрерывными производными представлена ​​в рабочей точке как Количества,

.

Клиническая значимость передовых микробиологических и биохимических исследований в диагностике пародонта: критический анализ

Было показано, что новые подходы к диагностике пародонта, включая передовые микробиологические, биохимические и генетические тесты, предоставляют клиницисту информацию, недоступную традиционными средствами . Цель диагностического теста - подтвердить, исключить, классифицировать или контролировать заболевание для определения курса лечения. Их клиническая ценность зависит от того, приводит ли предоставляемая ими информация к улучшению результатов лечения пациентов.Это можно оценить с помощью рандомизированных испытаний, в которых сравниваются результаты нового диагностического теста для пациентов со старым тестом. Поскольку такие испытания не являются обязательными для утверждения на рынке, они не всегда возможны из-за требований к большим размерам выборки. Таким образом, многие диагностические тесты входят в практику без критического анализа на предмет каких-либо дополнительных преимуществ. Эффективная диагностика так же важна, как и выбор эффективных методов лечения для успеха пародонтальной терапии. Итак, настоящая статья нацелена на практическую пользу этого быстро появляющегося множества инструментов пародонтальной диагностики, подчеркивая критические вопросы, связанные с клиническим применением микробиологических и биохимических исследований, используемых для пародонтальной диагностики.

1. Введение

«Пародонтальная диагностика» - это важная метка, которую клиницист связывает с состоянием пародонта пациента, фиксируя весь его прошлый опыт с данным состоянием. Вся совокупность признаков и симптомов вместе с подробным анамнезом выявляется, документируется и интерпретируется для установления диагноза. Чаще всего точный диагноз - это самый первый конкретный шаг к планированию и выполнению соответствующего индивидуального плана лечения, что значительно способствует успеху терапии [1].

Клинические диагностические параметры, которые были введены более полувека назад, продолжают функционировать как базовая модель для пародонтальной диагностики и в современной клинической практике. Инструмент диагностики пародонта, как правило, предоставляет важную информацию для дифференциальной диагностики, локализации заболевания и тяжести инфекции. Они включают различные характеристики заболевания, такие как зондирование глубины кармана, кровотечение при зондировании, клинические уровни прикрепления, индекс зубного налета и рентгенограммы, определяющие уровни альвеолярной кости [2, 3].Несмотря на значительный прогресс в понимании этиопатогенеза заболеваний пародонта за последние 4-5 десятилетий, традиционные методы, с помощью которых врачи диагностируют заболевания пародонта, практически не изменились [4].

Эти методы диагностики были поставлены под сомнение в начале 1980-х годов, когда продолжительные клинические исследования продемонстрировали, что давние представления о естественном течении заболеваний пародонта требуют модификации [5]. Более поздние парадигмы диагностики пародонтита включают возможность нескольких типов заболевания, в первую очередь, на основе скорости прогрессирования заболевания, распределения заболевания во рту и хронологического возраста пациента, а также активных и неактивных стадий заболевания.С тех пор клиницистов заинтересовали инструменты оценки, которые должны предоставить им информацию в следующих трех областях: (i) диагностические тесты, которые могут определить, активен ли процесс заболевания пародонта в настоящее время (прогрессирующая потеря прикрепления) с точностью, превышающей возможную определяется традиционными клиническими показателями; (ii) оценка риска, с помощью которой клиницисты могут идентифицировать пациентов или конкретные участки, подверженные более высокому риску начала заболевания; (iii) оценка прогноза, с помощью которой клиницисты могут предсказать течение заболевания с лечением или без него [ 6, 7].

Традиционные клинические оценки не позволяют практикующему врачу, выполняющему единичный рутинный осмотр пародонта, определить, происходит ли активное разрушение тканей, например, нет окончательного метода определения того, что воспаление десен в успешно вылеченном случае пародонтита представляет собой раннее рецидивирующее заболевание или гингивит на стабильный, но восстановленный пародонт [4, 8]. Клиническая оценка потери прикрепления с помощью пародонтального зонда, хотя и простая в использовании, экономичная и относительно неинвазивная, измеряет повреждение от прошлых эпизодов разрушения, но требует изменения порога на 2-3 мм, прежде чем можно будет идентифицировать участок со значительным разрушением.Для демонстрации прогрессирующей потери опоры пародонта требуется продольная оценка. Современные диагностические методики не позволяют нам точно предсказать, какие участки пародонта, зубы или отдельные лица подвержены дальнейшему разрушению пародонта [2, 9, 10]. Учитывая ограниченность современных диагностических инструментов, исследователи постоянно работают над разработкой методов, направленных на раннее выявление, активность заболевания и восприимчивость болезни хозяина [4, 8].

С появлением множества новых диагностических тестов, разработанных за последние несколько десятилетий, мы не должны вводить себя в заблуждение, полагая, что все, что мы можем измерить, всегда будет полезно.Многие методы, которым традиционно обучают, никогда не подвергались тщательной проверке на предмет их точной пользы, и новые тесты доступны без должным образом документированной полезности. Чтобы определить диагностическую полезность (качество практического использования), необходима подробная информация о том, как тест или диагностический алгоритм работает в определенных условиях и каковы могут быть последствия положительного или отрицательного теста [8]. Выявление заболеваний пародонта редко является основной проблемой пародонтологии. Один и тот же тест может иметь переменную полезность в зависимости от информации, уже доступной до выполнения теста.Идеальный диагностический тест должен быть [10, 11] (i) высокоспецифичным, (ii) высокочувствительным, (iii) воспроизводимым, (iv) количественным, (v) простым в выполнении, (vi) быстрым, (vii) однозначным. -этапная или двухэтапная процедура, (viii) неинвазивная, (ix) универсальная с точки зрения обработки, хранения и транспортировки проб, (x) возможность использования в кабинете врача, (xi) экономичная, (xii) зависит от простоты и надежности приборы.

Дальнейшая клиническая ценность во многом зависит от поиска действительно новой информации, любой альтернативы лечения, экономической эффективности и профиля безопасности недавно разработанного протокола испытаний.Дополнительная информация (например, стоимость теста, затраченное время и прием пациента) также должна быть отсортирована, чтобы проанализировать практическую полезность и фактическое влияние теста на качество помощи, предлагаемой пациенту [8].

Теперь стоит уделить время критическому анализу этих недавно появившихся методов с точки зрения их практической полезности, с переопределением целей. Диагностические тесты должны не только предоставлять подробную информацию о прошлой активности болезни, но также уметь определять текущий статус болезни и предсказывать будущую восприимчивость.Следующий раздел посвящен микробиологическим и биохимическим исследованиям, используемым в диагностике пародонта.

2. Микробиологические исследования

Последние разработки в области методов молекулярной биологии позволили исследователям обнаружить гораздо более широкий спектр видов бактерий, тесно связанных с пародонтозом [12–16]. Подробная информация об отдельных микробиологических методах выходит за рамки данной статьи; Обзор доступных методов представлен в Таблице 1 [17–22].Есть некоторые проблемы, которые, безусловно, связаны с этими методами в целом и могут повлиять на их клиническую применимость и ограничить практическую полезность методов микробиологической диагностики.


Метод Описание

Методы культивирования Может обнаруживать до 104-105 видов выборочно и 103 вида неселективно, не обнаруживает нежизнеспособные виды и занимает ок.1–3 недели
Селективный
Неселективный
Иммунологические методы
Флуоресцентный иммуноанализ концентрации частиц Может обнаруживать до 104 видов, обнаруживает нежизнеспособные виды, занимает прибл. от минут до часов
ДНК-зонд Обнаруживает до 102 видов, обнаруживает нежизнеспособные виды и занимает прибл. 1–48 часов
Ферментный анализ
Бензоил-DL-аргинин-2-нафтиламид (BANA) Обнаруживает 104 вида, не обнаруживает нежизнеспособные виды, занимает прибл.15 минут
Полимеразная цепная реакция
ПЦР с одной мишенью Обнаружение конкретных видов непосредственно из оральных клинических образцов
Мультиплексная ПЦР Расширение одиночной ПЦР с одной мишенью, одновременное обнаружение нескольких видов и обнаружение до 10–100 клеток на ПЦР
ПЦР в реальном времени Обнаруживает и количественно определяет несколько видов
ДНК-ДНК-гибридизация
Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) Количественно и определите особую конфигурацию и продемонстрировать морфологию отдельной бактериальной клетки в сложных природных сообществах
Гибридизация шахматной доски Гибридизация 45 образцов ДНК против 30 ДНК-зондов на однослойной мембране
Гибридизация с обратным захватом в шахматном порядке Основание 16S рибосомной РНК d Гибридизация олигонуклеотидной шахматной доски
Технология олигонуклеотидных микрочипов Технология на основе 16S рибосомной РНК с высокой пропускной способностью позволяет одновременно обнаруживать около 300 ключевых и преобладающих видов бактерий, включая виды, которые еще не культивировались
Методы секвенирования
454 пиросеквенирование ДНК фрагментируется и амплифицируется с использованием специальных адаптеров в эмульсии
SOLiD ПЦР, которая связывается с бусиной агарозы.Фрагментированная ДНК амплифицируется на бусине агарозы.
Методология Illumina / Solexa Использует фрагментированную ДНК и специальные адаптеры, прикрепленные к слайду.

По материалам [22].
2.1. Не культивируемые

Методы молекулярной биологии устранили необходимость бактериального культивирования образцов зубного налета [22, 23]. Большинство преобладающих видов бактерий в полости рта были идентифицированы с помощью независимых от культуры молекулярных методов, основанных на анализе последовательностей генов 16S рибосомной РНК [24–37].В совокупности существует около 620 преобладающих видов оральных бактерий, из которых около 35% еще не культивировались in vitro [21]. Необходимость изучения этих невозделываемых веществ, чтобы понять их точное положение в экологии полости рта и в патогенезе заболеваний пародонта, удерживает нас от полного понимания сценария.

2.2. «Что измеряется?»

Микробиологические тесты, измеряющие патогены пародонта, не обязательно определяют заболевание пародонта.Бактериальные патогены могут присутствовать даже в большом количестве в пародонтальных карманах без потери прикрепления соединительной ткани или альвеолярной кости. Следовательно, тесты на пародонтальные патогены сами по себе не являются диагностикой пародонтоза [22]. Простое присутствие предполагаемых патогенных микроорганизмов не может быть напрямую интерпретировано как заболевание, так как большинство предполагаемых патогенов пародонта также колонизируют здоровые борозды десен. Все идентифицированные изоляты конкретного вида бактерий не обязательно в равной степени патогены или вредны, например, Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.а) и Porphyromonas gingivalis ( P. gingivalis ), и, наконец, конкретный микроорганизм не может вызывать идентичное заболевание у всех инфицированных хозяев. Таким образом, выявленные микроорганизмы представляют собой лишь один из аспектов этого многофакторного заболевания [17].

2.3. Отбор проб

Информация, полученная в результате микробиологических исследований, сильно зависит от используемого метода отбора проб. Анализы на бактерии могут обнаруживать только целевые виды, даже если они присутствуют в образце пациента.Поскольку вокруг полного зубного ряда может быть более 100 различных участков поддесневого образца, каждое из которых имеет уникальный микробиологический профиль, получение репрезентативного образца представляет собой еще одну проблему. Полученные данные свидетельствуют о том, что разные виды пародонтальных патогенов требуют разных схем отбора проб [22]. На результат анализа в дальнейшем может повлиять метод отбора проб [12, 19].

2.4. Предоставленная информация

Теперь у нас есть микробиологические инструменты со специфичностью и избирательностью, необходимыми, чтобы позволить исследователю определить присутствие и приблизительную пропорцию множества различных поддесневых видов.Оценка доли присутствующих видов-мишеней основана на их вкладе в общее количество перечисленных видов бактерий, а не в общей массе бактерий. Таким образом, такие вариации могут лишь дать представление о доле целевых видов [12].

Даже используя самые лучшие доступные методы, мы пока не можем достоверно сказать, что нам известны все виды и таксоны бактерий, которые участвуют в возникновении и прогрессировании пародонтита. Обзор современной литературы относительно полезности идентификации микробов в качестве вспомогательного средства при планировании лечения пациентов с пародонтитом показал ограниченное количество исследований, однако отсутствие надлежащих средств контроля затрудняет интерпретацию этих результатов и, следовательно, полезность микробной идентификации. тестирование при разработке конкретных планов лечения не может быть установлено.Имеющиеся аналогичные данные не могут свидетельствовать об окончательной пользе микробиологического тестирования как индикатора выздоровления или болезни [12, 17, 19]. Хотя проспективные исследования, наблюдающие за пациентами после терапии, показали бы, что использование микробных тестов может помочь в выборе более целенаправленной терапии, в основном у пациентов с агрессивным или рецидивирующим пародонтитом, опять же, отсутствие клинических испытаний с адекватным контролем не позволяет продемонстрировать реальную значение микробной диагностики.Таким образом, имеющиеся данные не полностью подтверждают полезность микробиологического тестирования у пациентов с пародонтитом.

Заболевания пародонта - это инфекции, вызываемые микроорганизмами, которые колонизируют поверхность зуба по краю десны или ниже и накапливаются в виде зубного налета. Биопленки (зубной налет), колонизирующие поверхность зуба, чрезвычайно сложны и чрезвычайно устойчивы к защитным механизмам хозяина и антимикробным агентам. Следовательно, механический контроль зубного налета (т.е. удаление наддесневого и поддесневого налета) остается краеугольным камнем в пародонтальной терапии, такой как самостоятельная гигиена полости рта, удаление зубного камня и планирование корня или хирургия пародонта [38].Таким образом, микробный анализ нельзя рассматривать как рутинное обследование при первом посещении для всех пациентов, но его можно использовать для конкретных клинических ситуаций, например, для определения (посредством знания конкретных микробных профилей) целевой и эффективной антимикробной терапии для ведения восприимчивых пациентов. В настоящее время появляется еще одно свидетельство, подчеркивающее важность микробного анализа в терапевтическом управлении. Papapanou et al. предположили, что микробное содержание пародонтального кармана является детерминантой экспрессии генов в тканях десны и может потенциально идентифицировать чувствительные участки с точки зрения дополнительного разрушения пародонта или неблагоприятного ответа на терапию [39].Эти результаты могут служить основой для последующих исследований по изучению роли микробиологического тестирования. В настоящее время только рациональное использование методов микробной диагностики может принести пользу нашим пациентам за счет экономии времени, боли, труда и затрат на повторную механическую терапию, использование антибиотиков и хирургическую травму, если мы сможем сформулировать более индивидуальное лечение. план, основанный на полученной диагностической информации.

3. Биохимический анализ

Биомаркеры, независимо от того, производятся ли они нормальными здоровыми людьми или людьми, пораженными конкретными системными заболеваниями, представляют собой контрольные молекулы, которые можно использовать для мониторинга состояния здоровья, начала заболевания, реакции на лечение и результатов [2] .Информативные биомаркеры могут служить ранними дозорами болезни. В 1990-х годах было создано огромное количество литературы о полезности и ценности отдельных биомаркеров активности пародонтоза, измеряемых в десневой щелевой жидкости по следующим категориям: (i) маркеры присутствия или отсутствия пародонтальных патогенов, (ii) маркеры воспаления десен и пародонта, (iii) маркеры воспалительно-иммунного ответа хозяина на определенные патогенные виды, (iv) маркеры разрушения ткани хозяина [10].

Основные биологические среды, в которых проводился поиск биомаркеров, включая слюну, сыворотку, поддесневой налет, биопсию тканей и жидкость десневой щели, жидкость для полоскания рта [40, 41]. Жидкость десневой щели стала предпочтительной аналитической жидкостью, поскольку она наиболее специфична для тканей пародонта, может быть собрана неинвазивным способом и позволяет проводить анализ на конкретном участке. Однако молекулярный анализ элюции GCF требовал много времени и основывался на лабораторных условиях, технически требовал сбора пробы, что приводило к небольшому объему жидкости (1–5 мкл л).Несмотря на эти очевидные диагностические и технические недостатки, GCF по-прежнему рассматривался как потенциальный кандидат для ротовой жидкости для разработки дополнительной неинвазивной диагностической технологии прямо в кресле [42–44], особенно потому, что тканевые деструктивные ММП и их биоактивные регуляторы могут удобно быть измеренным с помощью различных каталитических и некаталитических иммуноанализов от GCF [41, 45]. После этого было разработано множество биомаркеров и диагностических тестов, некоторые из которых продемонстрировали высокий уровень чувствительности, специфичности и диагностической точности в отношении выявления и / или прогнозирования активности заболевания на уровне участка [10, 46].В частности, Loos и Tjoa [47] провели критический обзор биомаркеров десневой щелевой жидкости и обнаружили, что только восемь из 94 в литературе того времени соответствовали любому из критериев статуса биомаркера. Этими восемью биомаркерами были щелочная фосфатаза [48–54], β, -глюкуронидаза [52, 55–63], катепсин B [64–69], ММР-8 и ММР-9 [52, 70–82], дипептидилпептидазы. II и IV [65, 66, 68, 83] и эластаза нейтрофилов [46, 52, 61, 63–66, 76, 84–86].

Появился ряд диагностических наборов, основанных на индивидуальных биомаркерах в десневой трещинной жидкости, но исследования рынка не проводились так активно, и тесты не пользовались большой популярностью среди практикующих стоматологов по нескольким причинам: (1) трудоемкость и трудоемкость. выполнять; (2) трудно интерпретировать и понять; (3) конкретный сайт, и выбор сайта проблематичен; (4) результаты, которые не проявляются при изменении терапевтического вмешательства; (5) дорого для повседневного использования.По сравнению с GCF, сбор образцов слюны и жидкости для полоскания рта считался более удобным, практичным, быстрым и неинвазивным и не требовал ни профессионального персонала, ни специальных материалов. Слюна и жидкость для полоскания рта представляли собой объединенный образец из всех участков пародонта, обеспечивающий общую оценку заболеваний пародонта и состояния здоровья на уровне субъектов [41]. Хотя было твердо установлено, что жидкость десневой щели является наиболее подходящей диагностической средой для использования в анализах, стало ясно, что анализ всего рта гораздо практичнее, проще и дешевле, и, таким образом, слюна стала средой выбора в 21 веке. [87].Слюна имела много преимуществ в качестве диагностической жидкости в том, что ее было легко собрать с помощью неинвазивных методов, и она обеспечивает общий анализ всего рта. На всю слюну могут влиять молекулярные составляющие и клеточные остатки из других оральных ниш, а также системные состояния [88, 89], которые могут иметь значение для ее диагностического применения.

В основном это жидкость, заменяющая жидкость десневой щели, поэтому анализы должны быть высокочувствительными. Кроме того, биохимия слюны зависит от ее происхождения (цельная слюна или выделение определенных желез), на которые, в свою очередь, влияют экологические и психологические стимулы.Следовательно, невозможно полностью количественно определить маркеры в слюне с использованием технологий, проводимых в кабинете врача, и качественный анализ или, в лучшем случае, полуколичественное определение - это все, что может быть надежно выполнено [10].

ММР-8 или коллагеназа-2 / нейтрофил-коллагеназа широко разрабатывалась, являясь основным типом интерстициальной коллагеназы, присутствующей в ткани десны, пораженной пародонтитом человека, десневой гребневой жидкости, периимплантатной борозной жидкости, слюне и жидкости для полоскания рта. образцы [43]. Антитела, применяемые в иммуноанализах для выявления ММП и их регуляторов, влияли на результаты измерений [45, 90, 91].Тем не менее, в частности, иммуноанализы MMP-8 и анализы активности, нацеленные на изоферменты MMP-8 типа PMN в пероральных жидкостях, оказались полезными для дифференциации участков пародонтита / периимплантита и гингивита / пациентов, а также здоровых участков / субъектов [44, 45, 90, 92]. Эти исследователи использовали селективные антитела для обнаружения активного MMP-8 в жидкостях ротовой полости для разработки дополнительных диагностических тестов на месте / у кресла для выявления участков, чувствительных к прогрессированию пародонтита и пациентов, пораженных пародонтитом [41].В нескольких исследованиях было обнаружено, что курение снижает уровень ММР-8 в GCF из-за воздействия на местное кровообращение и уменьшения признаков воспаления [93, 94]. Однако Mäntylä et al. [92] предположили, что нельзя категорически рассматривать тот факт, что все пациенты с курящим пародонтитом имеют более низкие уровни MMP-8 в GCF и далее в образце для полоскания полости рта, поскольку они обнаружили самые высокие уровни MMP-8 GCF у курящих субъектов с плохой реакцией на обычное пародонтологическое лечение (масштабирование и корневое планирование, SRP).Одновременный анализ MMP-8 и TIMP-1 оказался полезным [90]. Также эффект лекарств, ингибирующих ММР-8, можно отслеживать путем анализа уровней ММР-8 в слюне и полоскании полости рта, чтобы выяснить, когда возможен перерыв в приеме лекарств или когда лекарство следует принимать снова [95, 96]. Иммунотехнологии MMP-8 в месте оказания медицинской помощи из жидкостей полости рта и сыворотки / плазмы могут быть хорошо адаптированы для мониторинга системного воспаления [41, 89, 97].

На основе нашего нынешнего понимания сложности пародонтита идентификация единого диагностического маркера для всех форм пародонтоза кажется иллюзорной [47].В нескольких превосходных обзорах обсуждаются эти образцы для целенаправленных подходов к открытию биомаркеров [86, 87, 98–100]. Как Bensalah et al. [101] недавно задокументировали шесть различных типов биомаркеров, которые можно дифференцировать следующим образом: (i) раннее выявление заболевания, (ii) диагностика наличия или отсутствия заболевания, (iii) прогноз исхода заболевания и возможная стратификация пациентов для при повышенном риске рецидива заболевания, (iv) прогнозирование результата лечения, (v) идентификация пациентов, которые хорошо ответят на конкретное лечение, (vi) суррогатные конечные точки.

Протеомная эра сделала множественный анализ биомаркеров достижимой целью, а достижения в современных диагностических технологиях сделали доставку по месту лечения реалистичной задачей. Множество биомаркеров улучшат чувствительность, специфичность и диагностическую точность тестов, а ранние исследования с участием комбинаций биомаркеров на так называемых платформах «лаборатория на чипе» показали многообещающие результаты [2, 47, 102]. Кроме того, для успешного использования биомаркера или панели биомаркеров в клинической среде они также должны быть объективными, воспроизводимыми, простыми в использовании, дешевыми и с большей чувствительностью, специфичностью и диагностической точностью, чем существующие тесты.Параллельно с открытием лекарств идет процесс валидации, через который должны пройти биомаркеры, прежде чем они появятся в клинической практике (таблица 2) [46, 103]. Валидация диагностики пародонта должна быть сопоставлена ​​с существующими золотыми стандартами заболевания, включая высоту альвеолярной кости и клинические уровни прикрепления [40].


Процесс Фазы Описание

Открытие: биомаркеры и выявление путей PHASE1 Исследовательское исследование для выявления потенциально полезных биомаркеров.
Подтверждение: эффективность у 2% населения ФАЗА 2 Чтобы определить их способность различать больных с заболеванием и больных без них.
Когортная и продольная проверка: эффективность в группе риска PHASE3 Для определения способности биомаркера выявлять доклинические заболевания.
ФАЗА4 Проспективные скрининговые исследования.
Клиническое использование: диагностика и прогноз PHASE5 Крупномасштабные популяционные исследования, которые оценивают общее влияние скрининга на население.

Взято из [109].

Определенно существует острая потребность в более сложном и точном прогностическом средстве для пародонтоза. Если маркер способен определять начало активности заболевания или характеризовать переход от гингивита к пародонтиту (либо по простому присутствию, либо по наличию определенного порогового значения концентрации), тогда у нас потенциально может быть диагностический инструмент, который может стать стандартом. заботы при проведении пародонтологического лечения.Этот недостаток знаний о начале активности заболевания на субклиническом уровне может не быть связан с технической способностью идентифицировать биомаркеры в слюне, но может фактически заключаться в том, какие биомаркеры следует искать. Другими словами, мы должны сосредоточиться на том, чтобы лучше понять патогенез пародонтита. Вполне может быть, что существуют разные наборы маркеров для инициации процесса болезни и связанные с наличием установленного воспаления. Также может быть, что маркеры, характеризующие воспалительный процесс у людей, у которых развивается пародонтит, отличаются от маркеров, которые поступают с хроническим гингивитом (и никогда не заболевают пародонтитом), и, наконец, маркеры воспаления недостаточно специфичны для прогнозирования развития пародонтита [2] .

Основная задача состоит в том, чтобы выявить панель биомаркеров, которые отличают здоровье от пародонтита и, что более важно, гингивита от пародонтита. Это требует проведения исследований, в которых гингивит и пародонтит вызываются экспериментально на животных моделях. Все маркеры, которые потенциально связаны с инициированием процесса заболевания, отслеживаются в долгосрочном плане (от состояния здоровья до полномасштабного заболевания) с помощью геномики слюны, протеомики и других современных диагностических методов.Аналогичную методологию можно использовать для анализа лечения заболевания, соотнося заживление и стабильность пародонта с отсутствием таких маркеров. Сложность связанной микрофлоры и критическая роль хозяина еще больше усугубляют проблемы для проведения исследований, касающихся конкретных биомаркеров заболеваний пародонта, и могут указывать на изучение новых смоделированных моделей животных для изучения этих конкретных исследований. В испытаниях на людях для проспективных исследований можно проанализировать комбинацию суррогатных конечных точек для повышения специфичности при оценке биомаркера.

Крайне маловероятно, что один биомаркер может оказаться самостоятельной мерой для прогнозирования активности заболеваний пародонта. Комбинированный анализ протеомных, геномных, микробных и других показателей необходим для определения набора биомаркеров с наиболее благоприятным сочетанием чувствительности, специфичности, воспроизводимости и корреляции с установленными диагностическими критериями заболевания. Новые клинические применения технологий «лаборатория на кристалле» (LOC) в качестве диагностики по месту (POC), разработанные для системных заболеваний, теперь легко применяются в пародонтологии.Многие диагностические наборы были коммерциализированы и продаются (Таблица 3). В области пародонтологии теперь есть возможность обнаружить панель биомаркеров слюны для прогнозирования заболевания, включая матриксную металлопротеиназу-8 (MMP-8), микробные факторы и провоспалительные цитокины, такие как IL-1 бета [40]. Эти детекторы биомаркеров слюны могут использоваться в кабинете стоматолога или другого поставщика медицинских услуг для скрининга и выявления заболеваний в местах оказания медицинской помощи. Стоматологическое сообщество, как правило, не знакомо с массовым обследованием населения на стоматологические и системные заболевания [40].Если удастся провести более эффективную пародонтологическую терапию, врачи с большей вероятностью будут использовать новые диагностические подходы. В недалеком будущем стоматологи будут более активно участвовать в мониторинге выявления оральных и системных заболеваний.

GCF 9002 5

Коммерческий комплект Детали Источник Ссылки

Ранние диагностические комплекты Пародонтальный тест BANA,
(Ora Tec Corporation Manass )
Он использует тест BANA для бактериальных трипсиноподобных протеаз. Образец поддесневого налета [110]
Тест Evalusite
(Kodak, компания Eastman, Швейцария)
Иммунологическое определение антигенов Aggregatibacter actinomycetemcomitans , P. intermedia и P. gingivalis с использованием антител [111]
Periocheck (ASTech)
(CollaGenex Pharmaceuticals, Newtown, PA)
Обнаруживает присутствие нейтральных протеиназ, то есть коллагеназы GCF [110, 112]
Perioscan
(Oral B Laboratories)
Обнаруживает ферментативную активность Aggregatibacter actinomycetemcomitans, T.forsythus и P. gingivalis Образец поддесневого налета [110]
Prognostik
(Dentsply)
Помощь в обнаружении сериновых протеиназ и эластаз GCF [112]
Biolise (SLT-Labinstruments, Крайлсхайм, Германия) Помощь в обнаружении эластазы GCF [84]
Periogard
(Colgate)
Обнаруживает присутствие аспартатаминотрансферазы GCF [113, 114 ]
Карманные часы
(SteriOss, Сан-Диего, Калифорния, США)
Обнаруживает аспартатаминотрансферазу с помощью колориметрического обнаружения GCF [115]
TOPAS
(Affinity Labeling Technologies, США)
Обнаруживает токсины, полученные в результате анаэробного метаболизма и измеряющие уровень белка GCF GCF [114]
9 0030
Последние диагностические наборы Метод измерительной полоски MMP Помогает в обнаружении MMP GCF [44]
Нано-сенсор для пероральной жидкости
(OFNASET)
Одновременное и точное определение нескольких белков слюны и нуклеиновые кислоты.Он анализирует слюну на наличие четырех биомаркеров мРНК слюны
(SAT, ODZ, IL-8 и IL-1b) и двух протеомных биомаркеров слюны (тиоредоксин и IL-8)
Saliva [116]
Электронные вкусовые чипы Обнаруживает несколько биомаркеров для ранней диагностики заболеваний пародонта Слюна [117]
Интегрированная микрофлюидная платформа для диагностики полости рта (IMPOD) Для диагностики полости рта быстро (3–10 мин) измеряет концентрации ММП-8 и других биомаркеров в небольших количествах (10 мл) слюны Слюна [118]
Наборы для диагностики и исследования слюны (Salimeterics) Помогает в оценке цитокинов, включая интерлейкины, ММП и и т.д. и различные гормоны, включая кортизол, кортинин, ДГЭА, тестостерон, эстрадиол, прогестерон, эстриол в слюне Слюна [119]

Перспективное здравоохранение - это новый подход, который включает в себя всю мощь современной медицины, ориентированной на болезни, но основан на концепции стратегического планирования здравоохранения, упреждающего, перспективного подхода к уходу.В этой системе люди оцениваются, чтобы определить их исходный риск для конкретного заболевания, их текущее состояние здоровья и вероятность развития конкретных клинических проблем с учетом их рисков [102, 104, 105]. Как упоминалось ранее, распределение ресурсов для профилактики пародонтита / периимплантита будет оптимизировано и может помочь снизить затраты, если диагностическая информация поможет в выявлении восприимчивых пациентов и поможет предоставить более конкретные стратегии профилактики / лечения для пациентов с высоким и низким риском. .Слюна как диагностический и / или прогностический инструмент может улучшить и упростить планирование лечения в пародонтологии и имплантологии, что приводит к более предсказуемым результатам лечения и экономии средств [2, 106]. Пародонтальные оральные POC-устройства также позволят обследовать массы; особенно малообеспеченные сообщества и районы с ограниченными ресурсами, как в развивающихся странах, могут быть доступны более эффективно. такие приложения могут лучше служить для выявления групп риска и расширения доступа к лечению для наиболее нуждающихся, улучшая общественное здоровье в пародонтологии и в области гигиены полости рта в целом [40].

Тщательный анализ является обязательным, прежде чем принимать новые диагностические тесты в текущем клиническом протоколе. Новый тест должен быть сопоставлен с общепринятыми критериями диагностики по его чувствительности, специфичности, валидности и надежности [107]. Польза от получения определенной диагностической информации должна не только перевешивать усилия по ее получению на уровне каждого человека; однако влияние новой диагностической процедуры следует также оценивать на более глобальном уровне, чтобы максимизировать общую выгоду от общих инвестиций в здравоохранение [8].Надлежащие руководства по использованию диагностических процедур должны быть выпущены и внедрены регулирующими органами в сфере здравоохранения. Тем не менее, поскольку новые процедуры вводятся в пародонтологию во время сдерживания затрат в здравоохранении, практикующие врачи должны проявлять осторожность при принятии решения, каким конкретным пациентам будет полезна всесторонняя оценка [8, 108].

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

.

генетиков | История, биология, хронология и факты

Генетика , изучение наследственности в целом и генов в частности. Генетика является одним из центральных столпов биологии и пересекается со многими другими областями, такими как сельское хозяйство, медицина и биотехнология.

Популярные вопросы

Что такое генетика?

Генетика - это изучение наследственности в целом и генов в частности. Генетика является одним из центральных столпов биологии и пересекается со многими другими областями, такими как сельское хозяйство, медицина и биотехнологии.

Является ли интеллект генетическим?

Интеллект - это очень сложная человеческая черта, генетика которой некоторое время была предметом споров. Интеллект, даже примерно измеренный с помощью различных когнитивных тестов, показывает значительный вклад окружающей среды.

Как проводится генетическое тестирование?

Генетическое тестирование обычно выдается только после рассмотрения истории болезни, медицинского осмотра и построения семейной родословной, документирующей семейные генетические заболевания.Сами генетические тесты проводятся с использованием химических, радиологических, гистопатологических и электродиагностических процедур. Генетическое тестирование может включать цитогенетический анализ для исследования хромосом, молекулярный анализ для исследования генов и ДНК или биохимический анализ для исследования ферментов, гормонов или аминокислот.

С самого начала цивилизации человечество осознало влияние наследственности и применило ее принципы для улучшения сельскохозяйственных культур и домашних животных.Например, вавилонская табличка, возраст которой превышает 6000 лет, показывает родословные лошадей и указывает возможные наследственные характеристики. Другие старые резные фигурки показывают перекрестное опыление финиковых пальм. Однако большинство механизмов наследственности оставались загадкой до 19 века, когда зародилась генетика как систематическая наука.

Генетика возникла из идентификации генов, фундаментальных единиц, ответственных за наследственность. Генетику можно определить как изучение генов на всех уровнях, включая способы, которыми они действуют в клетке, и способы, которыми они передаются от родителей к потомству.Современная генетика фокусируется на химическом веществе, из которого состоят гены, называемом дезоксирибонуклеиновой кислотой или ДНК, и на способах его воздействия на химические реакции, которые составляют жизненные процессы внутри клетки. Действие гена зависит от взаимодействия с окружающей средой. Зеленые растения, например, имеют гены, содержащие информацию, необходимую для синтеза фотосинтетического пигмента хлорофилла, который придает им зеленый цвет. Хлорофилл синтезируется в среде, содержащей свет, потому что ген хлорофилла экспрессируется только при взаимодействии со светом.Если растение помещено в темную среду, синтез хлорофилла прекращается, потому что ген больше не экспрессируется.

Генетика как научная дисциплина возникла в результате работ Грегора Менделя в середине 19 века. Мендель подозревал, что черты наследуются как отдельные единицы, и, хотя в то время он ничего не знал о физической или химической природе генов, его единицы стали основой для развития современного понимания наследственности. Все современные исследования в области генетики восходят к открытию Менделем законов, управляющих наследованием признаков.Слово генетика было введено в 1905 году английским биологом Уильямом Бейтсоном, который был одним из первооткрывателей работ Менделя и стал поборником принципов Менделя наследования.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Историческая справка

Древние теории пангенезиса и крови в наследственности

Хотя научные доказательства закономерностей генетической наследственности не появлялись до работы Менделя, история показывает, что человечество, должно быть, интересовалось наследственностью задолго до зарождения цивилизации.В первую очередь любопытство должно было быть основано на семейном сходстве людей, таком как сходство в строении тела, голосе, походке и жестах. Такие представления сыграли важную роль в создании семейных и королевских династий. Ранние кочевые племена интересовались качествами животных, которых они разводили и приручили, и, несомненно, разводили их выборочно. Первые поселения людей, которые практиковали земледелие, по-видимому, отбирали культурные растения с благоприятными качествами. На древних гробницах изображены племенные родословные скаковых лошадей, содержащие четкие изображения наследования нескольких отличительных физических черт лошадей.Несмотря на этот интерес, первые зарегистрированные предположения о наследственности не существовали до времен древних греков; некоторые аспекты их идей до сих пор считаются актуальными.

Гиппократ ( ок. 460– ок. 375 до н. Э.), Известный как отец медицины, верил в наследование приобретенных характеристик и, чтобы объяснить это, он разработал гипотезу, известную как пангенезис. Он предположил, что все органы тела родителей испускают невидимые «семена», которые были подобны миниатюрным строительным компонентам и передавались во время полового акта, собираясь в утробе матери, чтобы сформировать ребенка.

Аристотель (384–322 до н. Э.) Подчеркивал важность крови в наследственности. Он думал, что кровь является генеративным материалом для построения всех частей тела взрослого человека, и он полагал, что кровь является основой для передачи этой воспроизводящей силы следующему поколению. На самом деле он считал, что мужское семя - это очищенная кровь, а менструальная кровь женщины - ее эквивалент семени. Эти мужские и женские вклады соединились в утробе матери, чтобы произвести на свет ребенка. Кровь содержала какой-то тип наследственных сущностей, но он считал, что ребенок будет развиваться под влиянием этих сущностей, а не создаваться из самих сущностей.

Идеи Аристотеля о роли крови в деторождении, вероятно, явились источником все еще распространенного представления о том, что кровь каким-то образом участвует в наследственности. Сегодня люди все еще говорят об определенных чертах как о «кровных», «кровных линиях» и «кровных узах». Греческая модель наследования, в которой использовалось бесчисленное множество субстанций, отличалась от модели менделевской. Идея Менделя заключалась в том, что явные различия между людьми определяются различиями в единичных, но мощных наследственных факторах.Эти единичные наследственные факторы были идентифицированы как гены. Копии генов передаются через сперматозоиды и яйцеклетки и направляют развитие потомства. Гены также несут ответственность за воспроизведение отличительных черт обоих родителей, которые видны у их детей.

За два тысячелетия, прошедшие между жизнями Аристотеля и Менделя, было зафиксировано несколько новых идей о природе наследственности. В 17-18 веках появилась идея преформации. Ученые, использующие недавно разработанные микроскопы, представили, что могут видеть миниатюрные копии человеческих существ внутри головок сперматозоидов.Французский биолог Жан-Батист Ламарк использовал идею «наследования приобретенных признаков» не как объяснение наследственности, а как модель эволюции. Он жил в то время, когда неподвижность видов считалась само собой разумеющейся, однако он утверждал, что эта неподвижность обнаруживается только в постоянной среде. Он провозгласил закон использования и неиспользования, который гласит, что, когда определенные органы становятся особенно развитыми в результате какой-либо экологической потребности, тогда это состояние развития является наследственным и может передаваться потомству.Он считал, что таким образом на протяжении многих поколений жирафы могли возникнуть из оленеводческих животных, которым приходилось вытягивать шеи, чтобы дотянуться до высоких листьев на деревьях.

Британский натуралист Альфред Рассел Уоллес первоначально постулировал теорию эволюции путем естественного отбора. Однако наблюдения Чарльза Дарвина во время его кругосветного плавания на борту HMS Beagle (1831–36) предоставили доказательства естественного отбора и его предположения о том, что люди и животные имеют общее происхождение.Многие ученые в то время верили в наследственный механизм, который был версией древнегреческой идеи пангенезиса, и идеи Дарвина, казалось, не соответствовали теории наследственности, которая возникла в результате экспериментов Менделя.

.

Клинический биохимический анализатор (CA) | Введение в продукты JEOL

Состояние вашего здоровья, показанное вашей кровью

Например, чтобы проверить функцию почек, мы измеряем и оцениваем концентрацию таких веществ, как азот мочевины и креатинин, в крови. Если в крови будет обнаружена концентрация, превышающая определенный уровень, врач, вероятно, скажет вам, что «меня немного беспокоит ваша функция почек». Мочевина - это конечный продукт, который остается после метаболизма белка, одного из основных питательных веществ в организме,

Эта мочевина фильтруется почками и при обычных условиях выводится с мочой.Однако, если почка не работает должным образом, нефильтрованная мочевина остается в крови, поэтому уровень азота мочевины в крови становится высоким. С другой стороны, креатинин - это продукт распада (конечный метаболит), который вырабатывается при движении мышц, а также абсорбируется и выводится почками. Следовательно, если в крови присутствуют значительные количества этих веществ, это может указывать на возможность нарушения функции почек. Для здорового взрослого человека верхний предел креатинина составляет 1.2 мг (1,2 г / 1000) в 100 мл (1 дл) сыворотки крови. Если обнаруживается больше, чем это количество, функция почек считается подозрительной. Этот пример для почек. Существуют и другие индикаторы, например, для функции печени с использованием трансаминаз (AST или GOT, ALT или GPT), холестерина и билирубина, а также для диабета с использованием концентрации глюкозы в крови (Glu) и процента фракции диастатического гемоглобина A1C (указывается в%), и скоро. Концентрация различных веществ в крови может многое сказать нам о клиническом состоянии.Современная медицина требует данных такого рода тестов для постановки точного диагноза. Эта область называется биохимическим исследованием в клинических испытаниях.

Определение вещества и количества по изменению цвета

Метод колориметрического анализа и принцип измерения

BioMajesty ™ - это автоматический анализатор для биохимического тестирования, который может анализировать более 100 различных компонентов крови. Принцип измерения следующий.

Вы можете вспомнить эксперимент с реакцией йода на крахмал из школьного урока естествознания.Когда вы добавляете раствор йода в раствор крахмала, раствор мгновенно становится синим. Таким образом можно подтвердить наличие крахмала. Кроме того, если в окрашенный раствор добавить слюну, цвет исчезнет. Это потому, что крахмал растворяется функцией фермента амилазы, содержащегося в слюне. Автоматический биохимический анализатор использует этот тип реакции и преобразует количество определенного вещества в крови в величину изменения цвета для измерения.Метод анализа, позволяющий измерить изменение цвета, называется методом колориметрического анализа. Происхождение этого метода довольно старое, и затенение цветов первоначально оценивалось невооруженным глазом. Это метод, который использовался со времен алхимии. Автоматический биохимический анализатор автоматизировал последовательность рабочих процессов, которые раньше выполнялись вручную и оценивались на глаз (или с помощью спектрофотометра).

Методы измерения


Краткое описание оборудования BioMajesty ™

На рисунке выше показан контур BioMajesty ™

.

Образцы для BioMajesty ™ представляют собой бледно-желтую жидкую часть крови, называемую сывороткой крови, и мочу.Определенный точный объем образца (обычно 30 микролитров) собирают с помощью пипетки для разбавления и разбавляют в 5 раз с помощью диска для разбавления. Измеряемый образец составляет 150 микролитров (мкл). Из этого разбавленного образца точно отмеренное количество от 2 до 25 микролитров на испытуемый образец переносится в реакционную ячейку (1 глазная капля во вращающемся реакторе составляет около 40 микролитров). В реакционной ячейке уже находится реагент, перенесенный из флакона с реагентами на поворотном столе для реагентов 1.

Реакции индуцируются в образцах в реакционных ячейках при температуре 37 мкм.Если цветная реакция не происходит с одним типом реагента, можно добавить второй или третий тип реагента (таблица изменения реагентов 2). После того, как реакция продолжится в течение определенного времени (обычно 10 минут), плотность цвета измеряется с помощью колориметра (на рисунке «многоволновый фотометр»). Механизм колориметра состоит в том, чтобы светить через измеряемый образец, а затем электрически определять степень передачи. Измеренные данные отображаются в числовом виде с помощью аналого-цифровых преобразователей (аналоговый → цифровой преобразователь), рассчитываются ЦП, а результаты выводятся.BioMajesty ™ обеспечивает высокую производительность дозирования пробы и реагента, сокращение остаточной воды до минимума благодаря механизму очистки внешней части пипеток и мерам по удалению остаточной воды в реакционных ячейках, а также получению данных измерений с хорошей точностью.

Пример применения клинического биохимического анализатора

BioMajesty ™ - это клинический биохимический анализатор, который участвует в клинических испытаниях, обеспечивая сверхвысокую скорость обработки сверхмалых объемов реакционной жидкости.

Он использовался в малых и средних больницах и испытательных центрах (неправительственное агентство, занимающееся анализом образцов пациентов), а также в крупных больницах, таких как университетские больницы и т. Д. Ожидается, что функция измерения сверхмалого объема будет внести свой вклад в разработку тестовых заданий, таких как иммунитет, онкомаркеры, лекарства, маркеры инфекций и т. д., а также в разработку фармацевтических продуктов.

Фотография предоставлена ​​клиническим отделом университетской больницы Китасато.

.

генетиков | История, биология, хронология и факты

Генетика , изучение наследственности в целом и генов в частности. Генетика является одним из центральных столпов биологии и пересекается со многими другими областями, такими как сельское хозяйство, медицина и биотехнология.

Популярные вопросы

Что такое генетика?

Генетика - это изучение наследственности в целом и генов в частности. Генетика является одним из центральных столпов биологии и пересекается со многими другими областями, такими как сельское хозяйство, медицина и биотехнологии.

Является ли интеллект генетическим?

Интеллект - это очень сложная человеческая черта, генетика которой некоторое время была предметом споров. Интеллект, даже примерно измеренный с помощью различных когнитивных тестов, показывает значительный вклад окружающей среды.

Как проводится генетическое тестирование?

Генетическое тестирование обычно выдается только после рассмотрения истории болезни, медицинского осмотра и построения семейной родословной, документирующей семейные генетические заболевания.Сами генетические тесты проводятся с использованием химических, радиологических, гистопатологических и электродиагностических процедур. Генетическое тестирование может включать цитогенетический анализ для исследования хромосом, молекулярный анализ для исследования генов и ДНК или биохимический анализ для исследования ферментов, гормонов или аминокислот.

С самого начала цивилизации человечество осознало влияние наследственности и применило ее принципы для улучшения сельскохозяйственных культур и домашних животных.Например, вавилонская табличка, возраст которой превышает 6000 лет, показывает родословные лошадей и указывает возможные наследственные характеристики. Другие старые резные фигурки показывают перекрестное опыление финиковых пальм. Однако большинство механизмов наследственности оставались загадкой до 19 века, когда зародилась генетика как систематическая наука.

Генетика возникла из идентификации генов, фундаментальных единиц, ответственных за наследственность. Генетику можно определить как изучение генов на всех уровнях, включая способы, которыми они действуют в клетке, и способы, которыми они передаются от родителей к потомству.Современная генетика фокусируется на химическом веществе, из которого состоят гены, называемом дезоксирибонуклеиновой кислотой или ДНК, и на способах его воздействия на химические реакции, которые составляют жизненные процессы внутри клетки. Действие гена зависит от взаимодействия с окружающей средой. Зеленые растения, например, имеют гены, содержащие информацию, необходимую для синтеза фотосинтетического пигмента хлорофилла, который придает им зеленый цвет. Хлорофилл синтезируется в среде, содержащей свет, потому что ген хлорофилла экспрессируется только при взаимодействии со светом.Если растение помещено в темную среду, синтез хлорофилла прекращается, потому что ген больше не экспрессируется.

Генетика как научная дисциплина возникла в результате работ Грегора Менделя в середине 19 века. Мендель подозревал, что черты наследуются как отдельные единицы, и, хотя в то время он ничего не знал о физической или химической природе генов, его единицы стали основой для развития современного понимания наследственности. Все современные исследования в области генетики восходят к открытию Менделем законов, управляющих наследованием признаков.Слово генетика было введено в 1905 году английским биологом Уильямом Бейтсоном, который был одним из первооткрывателей работ Менделя и стал поборником принципов Менделя наследования.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Историческая справка

Древние теории пангенезиса и крови в наследственности

Хотя научные доказательства закономерностей генетической наследственности не появлялись до работы Менделя, история показывает, что человечество, должно быть, интересовалось наследственностью задолго до зарождения цивилизации.В первую очередь любопытство должно было быть основано на семейном сходстве людей, таком как сходство в строении тела, голосе, походке и жестах. Такие представления сыграли важную роль в создании семейных и королевских династий. Ранние кочевые племена интересовались качествами животных, которых они разводили и приручили, и, несомненно, разводили их выборочно. Первые поселения людей, которые практиковали земледелие, по-видимому, отбирали культурные растения с благоприятными качествами. На древних гробницах изображены племенные родословные скаковых лошадей, содержащие четкие изображения наследования нескольких отличительных физических черт лошадей.Несмотря на этот интерес, первые зарегистрированные предположения о наследственности не существовали до времен древних греков; некоторые аспекты их идей до сих пор считаются актуальными.

Гиппократ ( ок. 460– ок. 375 до н. Э.), Известный как отец медицины, верил в наследование приобретенных характеристик и, чтобы объяснить это, он разработал гипотезу, известную как пангенезис. Он предположил, что все органы тела родителей испускают невидимые «семена», которые были подобны миниатюрным строительным компонентам и передавались во время полового акта, собираясь в утробе матери, чтобы сформировать ребенка.

Аристотель (384–322 до н. Э.) Подчеркивал важность крови в наследственности. Он думал, что кровь является генеративным материалом для построения всех частей тела взрослого человека, и он полагал, что кровь является основой для передачи этой воспроизводящей силы следующему поколению. На самом деле он считал, что мужское семя - это очищенная кровь, а менструальная кровь женщины - ее эквивалент семени. Эти мужские и женские вклады соединились в утробе матери, чтобы произвести на свет ребенка. Кровь содержала какой-то тип наследственных сущностей, но он считал, что ребенок будет развиваться под влиянием этих сущностей, а не создаваться из самих сущностей.

Идеи Аристотеля о роли крови в деторождении, вероятно, явились источником все еще распространенного представления о том, что кровь каким-то образом участвует в наследственности. Сегодня люди все еще говорят об определенных чертах как о «кровных», «кровных линиях» и «кровных узах». Греческая модель наследования, в которой использовалось бесчисленное множество субстанций, отличалась от модели менделевской. Идея Менделя заключалась в том, что явные различия между людьми определяются различиями в единичных, но мощных наследственных факторах.Эти единичные наследственные факторы были идентифицированы как гены. Копии генов передаются через сперматозоиды и яйцеклетки и направляют развитие потомства. Гены также несут ответственность за воспроизведение отличительных черт обоих родителей, которые видны у их детей.

За два тысячелетия, прошедшие между жизнями Аристотеля и Менделя, было зафиксировано несколько новых идей о природе наследственности. В 17-18 веках появилась идея преформации. Ученые, использующие недавно разработанные микроскопы, представили, что могут видеть миниатюрные копии человеческих существ внутри головок сперматозоидов.Французский биолог Жан-Батист Ламарк использовал идею «наследования приобретенных признаков» не как объяснение наследственности, а как модель эволюции. Он жил в то время, когда неподвижность видов считалась само собой разумеющейся, однако он утверждал, что эта неподвижность обнаруживается только в постоянной среде. Он провозгласил закон использования и неиспользования, который гласит, что, когда определенные органы становятся особенно развитыми в результате какой-либо экологической потребности, тогда это состояние развития является наследственным и может передаваться потомству.Он считал, что таким образом на протяжении многих поколений жирафы могли возникнуть из оленеводческих животных, которым приходилось вытягивать шеи, чтобы дотянуться до высоких листьев на деревьях.

Британский натуралист Альфред Рассел Уоллес первоначально постулировал теорию эволюции путем естественного отбора. Однако наблюдения Чарльза Дарвина во время его кругосветного плавания на борту HMS Beagle (1831–36) предоставили доказательства естественного отбора и его предположения о том, что люди и животные имеют общее происхождение.Многие ученые в то время верили в наследственный механизм, который был версией древнегреческой идеи пангенезиса, и идеи Дарвина, казалось, не соответствовали теории наследственности, которая возникла в результате экспериментов Менделя.

.

Смотрите также